半矮秆大豆突变体的筛选及农艺性状分析

姜银姬，黄初女，朱浩哲，丁洪玲，王光达，张庆宇，宋杭霖，李永一

（延边朝鲜族自治州农业科学院，吉林 龙井 133400）

突变体是研究植物遗传、基因定位、分子克隆、基因表达与功能的良好试验材料，也是功能基因组研究的重要基础材料[1]。很多突变体是不良突变体，但有些突变体具有抗逆性好、改善品质、提高产量等优良的特点，因此被利用在农业生产上提供重要的资源。矮秆突变体主要密植和抗倒伏的特点，能提高大豆产量。开发育种方法，发掘矮秆、半矮秆大豆资源，利用窄行密植高产栽培模式，合理密植将我国大豆产业发展重要的意义。

近些年，我国利用各种诱变方法成功筛选出水稻[2-3]、玉米[4]、小麦[5]、辣椒[6]、甘蓝型油菜[7]、番茄[8]等作物的矮秆突变体，并对这些突变体进行基因定位、遗传分析及基因克隆。这些矮化突变体的获得为分子生物学及其相关学科的发展提供了良好的遗传材料，在生长发育、基因功能和遗传育种以及生理生化等方面的研究中起着越来越重要的作用[9]。而有关大豆矮秆、半矮秆突变体的报道非常少见。本研究，通过甲基磺酸乙酯化学试剂处理早熟大豆品种延11，M1代筛选矮秆候选突变体，经连续3代种植后，半矮秆表型已经稳定遗传。本文对这种半矮秆突变体分析整个生育期的农艺性状及考种后数量性状与延11品种进行了比较，为今后矮秆大豆研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

大豆品种延11[10]和M3大豆矮秆突变体-矮秆12及矮秆17。

1.2 诱变及筛选方法

2016年，利用0.4%的甲基磺酸乙酯处理大豆品种延11，播种于延边朝鲜族自治州农业科学院作物所的旱田试验田，行距65 cm，株距15 cm，单粒播种，秋收时，单株收获。2017—2018年连续加代繁殖，培育出表型稳定遗传的两种矮秆品系。

1.3 考种

收获15～20株，取出10株考种后，对株高、荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重、单株产量、分枝数等各项农艺性状与延11大豆品种进行比较分析。

1.4 品质测定

利用DA 7250近红外分析仪检测大豆的籽粒脂肪含量和蛋白质含量，与对照品质比较分析。

1.5 产量测定

秋收时，每个品种各取2 m2的大豆株。脱粒后测定产量与对照比较。

2 结果与分析

2.1 筛选矮秆突变体

在M2群体植株中筛选出各种变异的候选突变体植株[11]，将它们命名为YM系列突变体。其中筛选出2株半矮秆（semi-dwarf）突变体，编号分别为YM-df12和YM-df17（见图1）。经过连续加代繁殖3代后，半矮秆表型基本稳定遗传。突变体的花色均为白花（见图2）。

图1 延11和半矮秆突变体的株高

图2 延11和半矮秆突变体的花色

2.2 半矮秆突变体的农艺性状

YM-df12和YM-df17，各取10株考种后，与延11对比各项农艺性状。两种突变体比延11品种株高明显下降，紫花变为白花，四粒荚的数量明显增加，高达延11品种四粒荚的2倍。YM-df12的蛋白质含量比延11品种增加2个百分点，YM-df17的脂肪含量比延11品种增加1个百分点。突变体的单株节数比延11品种的20节少2节，节间长度从第9节到15节比延11品种每节平均短1 cm左右。YM-df12和YM-df17的百粒重含量为16.2和15.2 g较对照的百粒重含量20.8 g减少了4～5 g左右（见附表）。

附表 大豆突变体与对照品种的农艺形状及品质的比较

2.3 半矮秆突变体的品质

利用DA 7250近红外谷物分析仪测定大豆突变体的蛋白质含量和脂肪含量与对照品种进行比较分析。结果表明，半矮秆突变体的蛋白质含量较对照增加3个百分点，脂肪含量较对照减少1～2个百分点，水溶性蛋白含量较对照增加3～4个百分点。

2.4 半矮秆突变体的产量

收获时，各取以2 m2为单位面积的大豆株数，脱粒后测定产量。结果表明，单位面积内突变体大豆的产量较对照增产15%。

3 结论

近年来，很多科研单位通过各种方法取得表型或品质优良的大豆突变体。本实验利用甲基磺酸乙酯化学试剂处理大豆种子，获得YM-df12和YM-df17半矮秆突变体，花色为白花。半矮秆突变体it1的株高也是比野生型大豆株高的2/3左右，百粒重比野生型大豆减少，单株荚数和单株粒重比野生型大豆减少[12]。矮秆突变体HK808[9]的株高是野生型大豆东农42的1/2，主茎节数和单株荚数比野生型减少，蛋白质含量比野生型增加2个百分点。本实验获得的YM-df12和YM-df17突变体的株高是野生型株高的2/3左右，属于半矮秆突变体。但是，单株荚数和单株粒重比野生型大豆增加，尤其是3粒荚和4粒荚的荚数比野生型大豆明显增加，产量比野生型增加21.86%和14.46%，蛋白质含量比野生型增加3个百分点，脂肪含量减少1个百分点。综上所述，本研究获得的半矮秆突变体农艺形状和品质及产量比野生型大豆有明显不同，将为培育高产、高蛋白、抗倒伏的品种改良等常规育种方面提供中间材料，基因定位、克隆、遗传分析等大豆遗传研究方面提供重要的基础材料，并为矮秆突变体研究领域增加一份优良的资源。