大豆巢式关联作图群体蛋白质含量的遗传解析

【目的】大豆是重要的经济作物,是人类植物蛋白质和油脂的主要来源。蛋白质含量作为大豆育种的主要目标之一,属于多基因控制的复杂数量性状,并且受环境条件的影响。通过对大豆巢式关联作图群体的蛋白质含量进行全基因组关联分析,解析其遗传构成,为高蛋白质含量的大豆品种育种提供理论基础。【方法】以蒙8206为共同亲本,对临河×蒙8206、正阳×蒙8206、蒙8206×通山与蒙8206×WSB分别杂交,通过单粒传法自交7代衍生的4个重组自交系群体,共计623个家系,整合为一个大豆巢式关联作图群体,利用RAD-seq技术进行SNP标记基因分型,并于2012年至2014年将该群体种植在5个不同田间环境,在大豆完熟期R8时测定蛋白质含量,利用限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法（RTM-GWAS）来解析蛋白质含量的遗传构成。【结果】试验群体的蛋白质含量变异较大,蛋白质含量性状遗传率较高,遗传变异可解释85.00%的表型变异。多环境联合方差分析表明,蛋白质含量的基因型、环境以及基因型×环境均达到差异极显著水平。全基因组关联分析共检测到90个蛋白质含量QTL,其中新检测到20个QTL,每个QTL的表型变异解释率为0.06%—3.99%,贡献率总和为45.60%。每个QTL包含2—5个等位变异,等位变异效应为-2.434%—2.845%,大多数等位变异效应为-1.000%—1.000%,表明大多数等位变异的效应较小。根据检测的90个蛋白质含量QTL,预测了73个蛋白质含量相关基因,其中Glyma20g24830参与甘氨酸与芳香族氨基酸代谢,Glyma18g03540参与半胱氨酸生物合成,推测其为重要蛋白质含量候选基因。根据试验群体的蛋白质含量QTL-allele矩阵,预测出潜在杂交组合的纯系后代的蛋白质含量育种潜力高达56.5%。【结论】检测到90个大豆蛋白质含量QTL,新检测到20个QTL,预测到73个蛋白质含量相关基因,表明大豆蛋白质含量是由多基因控制的数量性状。     

夏大豆重组自交系群体遗传图谱构建及开花期QTL分析

【背景】开花期是大豆重要的生育期性状,不仅决定了大豆品种的适种范围,而且对大豆的产量和品质有重要影响。江淮地区是中国重要的大豆产区,目前对该地区夏大豆开花期性状遗传基础研究相对较少。【目的】利用2个夏大豆材料杂交衍生的重组自交系群体对开花期进行QTL定位,为分子标记辅助选择育种和基因克隆提供依据。【方法】以科丰35（KF35）和南农1138-2（NN1138-2）为亲本,构建了含91个家系（F_2:8）的重组自交系群体（NJK3N-RIL）,在6个环境下调查开花期性状数据。利用限制位点相关DNA测序（restriction-site associated DNA sequencing,RAD-seq）技术对群体亲本及家系材料进行SNP标记分型,并利用窗口滑动法进行bin标记划分。利用bin标记构建该群体的遗传图谱,结合多年多点的表型数据,使用QTL Network 2.2软件中的基于混合线性模型的复合区间作图法（mixed-model based composite interval mapping,MCIM）和Windows QTL Cartographer V2.5_011软件中的复合区间作图法（composite interval mapping,CIM）对开花期性状进行QTL分析。【结果】在大豆全基因组范围内共获得36 778个高质量SNP标记,被划分为1 733个bin标记。利用1 733个bin标记构建了一张覆盖大豆20条染色体遗传图谱,图谱长度为2 362.4 cM,标记间平均遗传距离为1.4 cM。利用MCIM法共检测到9个控制开花期的加性QTL、2对上位性QTL和1个环境互作QTL,3种效应累积贡献率分别为63.9%、4.6%和2.1%。利用CIM法共检测到10个控制开花期的QTL,其中qFT-8-1、qFT-11-1、qFT-15-1、qFT-16-1能在3个及以上环境检测到。综合2种分析方法,共检测到12个开花期QTL,其中qFT-8-1、qFT-11-1、qFT-15-1、qFT-16-1、qFT-16-2、qFT-20-1和qFT-20-2等能够被2种方法检测到。同时qFT-5-1、qFT-8-1、qFT-8-2、qFT-13-1、qFT-15-1和qFT-20-2等是本研究新检测到的开花期QTL。【结论】夏大豆开花期遗传构成复杂,但加性QTL效应占绝对优势,上位性互作及环境互作效应对开花期影响较小。qFT-8-1、qFT-11-1、qFT-15-1、qFT-16-1能够被2种方法在多个环境中检测到,是NJK3N-RIL群体中控制开花期的重要位点。     

夏大豆重组自交系群体籽粒蛋白质含量QTL定位

大豆籽粒蛋白质含量是复杂数量性状,目前对中国夏播大豆籽粒蛋白质含量等品质性状遗传基础的了解相对较少。本研究对以江淮地区夏大豆蒙8108与骨干亲本南农1138-2杂交育成的NJMN重组自交系群体进行了5个环境田间试验获得表型数据,利用含2 062个SLAF标记的遗传图谱对大豆籽粒蛋白质含量进行加性、上位性QTL定位。结果发现NJMN群体籽粒蛋白质含量存在超亲分离,不同种植环境、家系与环境间互作均存在显著差异。在6号、7号、11号、17号染色体上定位到4个控制籽粒蛋白质含量的加性QTL,其中qProt-17-1未见前人报道,其与环境间存在显著互作效应。还发现3对加性×加性上位QTL,其总的效应值和表型贡献率均高于加性QTL,表明非加性效应在NJMN群体蛋白质含量遗传体系中起了重要作用。     

大豆种质发芽期耐盐碱性鉴定及指标筛选

旨在比较不同大豆种质发芽期对盐碱胁迫的耐受性,以确定鉴定指标。试验材料为18份大豆种质,在种子发芽期以60 mmol/L混合盐碱溶液对其进行胁迫处理,并以蒸馏水为对照。分别调查发芽势、发芽率、幼苗长、根长、苗鲜质量、根鲜质量和根干质量等指标,计算耐逆系数,并利用主成分分析、隶属函数和逐步回归等统计方法对大豆种质发芽期的耐盐碱性进行综合评价。结果表明,混合盐碱胁迫能够抑制种子发芽和幼苗的早期生长;通过综合评价可知18份大豆种质发芽期的耐盐碱性存在差异,按照耐逆性强弱可划分为5类;进一步利用逐步回归的方法构建大豆发芽期耐盐碱性评价模型:D=-0.365+0.808X_7+0.772X_1+0.364X_4(X_1、X_4和X_7分别代表幼苗长、根鲜质量和发芽率的耐盐碱系数),筛选出发芽率、幼苗长和根鲜质量3个耐盐碱性鉴定指标。