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朱保葛


朱保葛,博士,研究员,博士生导师



        朱保葛博士领导的创新研究组主要研究方向是大豆分子育种,主要研究内容:
 
        1、 大豆优异等位基因挖掘与利用
 
        利用遗传作图群体定位主效基因/QTL:
        运用不同类型的大豆遗传作图群体,包括低世代(F2、F2:3)分离群体、高世代重组自交系(RIL)群体和近等基因系(NIL)群体,结合计算机作图软件,构建了多张较高密度的大豆分子连锁图谱,定位了一大批与大豆重要经济和农艺性状(包含种子蛋白含量、油脂含量、株高、主茎节数、多粒荚、大粒、株荚数、株粒重、分枝数、底荚高度、株高、生育期、叶形、耐旱等)相关的主效基因/QTL,开发了一批有实用价值的分子标记(大粒、高油等位点标记),并用于大豆辅助选择和多基因聚合育种。
 
        利用自然群体和GWAS法检测优异等位变异:
        我们对809份栽培大豆自然群体进行两年多点表型鉴定,通过与本单位田志喜课题组合作,在深度重测序基础上,运用全基因组关联分析(GWAS)方法进行全基因组扫描,共检测到38个形态学、产量、生育期等相关性状的94个显著关联位点(包含8个已知位点和86个未知新位点),初步解析了这些位点的遗传调控网络。分析发现,多数性状(约63 %) 均由多个显著关联位点共同调控,而单个已知关键位点可以调控多个不同性状,例如Dt1同时影响到茎形状、茎生长习性、茎节数、茎节密度、分枝密度、茎荚密度、单株总粒数、株高及倒伏性;Ln同时影响了叶形、叶长、叶宽、叶面积、四粒荚数及四粒荚比率等。相关结果发表于Genome Biology (2017)。
 
        我们已将控制高四粒荚比率的优异等位变异ln-C导入不含该变异的国审大豆品种中黄13和科豆1号等,快速选育出7份四粒荚比例和产量都有明显提高的高产新品系(种)。籽粒体积位点SWn和株型/产量相关的多效位点Dt1的分子设计育种正在进行中。
 
        2、大豆高产育种理论与技术方法的研究
        大豆能否像小麦和水稻那样利用半矮秆基因的理想株型(“绿色革命”)或雄性不育基因的杂种优势而实现产量突破?在大豆杂种优势难于实践利用的情况下,不妨从适合密植的理想株型和高光效高转化率两方面寻找突破口,前者我们着力开展短节间、结荚密的主茎结荚型或少分枝紧凑型的分子设计育种研究,后者从丰富的资源材料中检测筛选目标材料入手开展高光效生理生态育种,二者紧密结合、相辅相成,创制产量突破甚至颠覆型新材料和新品种。
 
        基于基因重组和基因突变原理,通过有性杂交/复合杂交育种、回交育种、诱变育种及基因组选择育种等,将不同亲本的高产基因/位点和诱发突变或自然突变的高产位点聚合到同一后代个体,筛选产量突出的后代基因型,进而选育高产或超高产新品种。
 
        大豆高产分子模块设计育种新技术研究:通过目的基因测序选择合适的供体和优良受体,采用杂交/多代回交/自交程序和后代个体的分子模块(含目的基因)测序筛查和目标表型鉴定及南繁加代等,分析分子模块的遗传效应和表型贡献度,创建了一种高效的高产分子模块定向育种技术程序(已申请发明专利),用此技术已选育出7份增产显著的高产新品系(种)。
 
        大豆多基因聚合育种技术体系研究与建立:通过向同一优良受体导入不同供体的目标基因,结合每世代分子标记辅助选择,聚合高产、优质、抗病、抗逆等多个优良基因于一体,选育综合特性突出的新材料,分析每一育种环节的效果及稳定性,建立了一套多基因高效聚合育种体系及程序。运用该技术体系已培育出4个国审或省审大豆新品种和20多份特性突出的新种质和新品系。
 
        抗逆和优质转基因大豆育种研究:通过多年探索和系统研究,建立了稳定有效的农杆菌介导大豆子叶节/胚尖遗传转化技术,转化率稳定在3%以上,可小规模批量转化。已将7个外源目的基因(包括4个耐逆、2个高油、1个大粒等相关基因,其中有2个耐高温或耐盐/耐旱基因由本组克隆得到,其余功能基因由陈受宜老师提供)转入不同受体大豆,获得80余份不同世代的转基因新材料,经分子检测和目标性状鉴定,筛选出20多个目的基因性状得以表达的优良转基因品系。      
 
        3、优异大豆种质创制和新品种培育与推广应用
        通过运用上述高效育种技术,创造筛选出一大批有利用价值的大豆新种质和育种新品系(每年可提供15~20个参加省级以上试验),共培育出8个“科丰号”(科丰14号、15号、17号、28号、29号、36号、37号、53号等)、3个“科新号”(科新3号、4号、8号)、4个“科豆号”(科豆1号、2号、7号、17号)以及登科14号、龙选1号、宝诱17等18个优良大豆品种通过国家或省级审定,通过与种业公司和地方推广单位合作,在我国黄淮海和东北大豆主产区大面积推广应用,累计面积近2000万亩,创造了显著的经济效益和社会效益,获得了多项植物新品种权和科技成果奖励,主持修订了一项国家标准《大豆原种生产技术操作规程》(GB/T 17318-2011),已发布实施,在生产实践中发挥了重要的指导作用,为推动我国大豆产业的发展和农民增收做出了实际贡献。

KEY PUBLICATIONS(*Corresponding author)
 
Chao Fang, Yanming Ma, Shiwen Wu, Zhi Liu, Zheng Wang, Rui Yang, Guanghui Hu, Zhengkui Zhou, Hong Yu, Min Zhang, Yi Pan, Guoan Zhou, Haixiang Ren, Weiguang Du, Hongrui Yan, Yanping Wang, Dezhi Han, Yanting Shen, Shulin Liu, Tengfei Liu, Jixiang Zhang, Hao Qin, Jia Yuan, Xiaohui Yuan, Fanjiang Kong, Baohui Liu, Jiayang Li, Zhiwu Zhang*, Guodong Wang*, Baoge Zhu*, Zhixi Tian*. Genome-wide association studies dissect the genetic networks underlying agronomical traits in soybean. Genome Biology, 2017, 18:161-174.
 
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