多环境下大豆单株荚数性状的QTL分析

利用Charleston×东农594重组自交系构建的SSR遗传图谱,采用WinQTLCart2.5软件的CIM和MIM分析方法对2006年-2010年连续5年的大豆荚数的数据进行QTL定位,在11个连锁群上共定位了43个QTLs。检测到15个控制一粒荚数的QTLs,分别位于A1、A2、C2、D1a、D1b和N连锁群;检测了10个控制二粒荚数的QTLs,分别位于A1、B1、D1a、I、J和N连锁群上;检测了10个控制三粒荚数的QTLs,分别位于A1、B1、C2、D1a、D1b和I连锁群;检测到8个四粒荚数的QTLs,分别位于A1、D1a、E和H连锁群。在2007年和2009年检测到3个QTLs位点,Qspntws-J-2、Qspntws-N-1、Qspnfs-D1a-2均为多年稳定遗传的QTL位点;分别在A1、D1a、D1b连锁群上各检测到一个QTL位点,同时控制多个性状。     

大豆油分含量位点主要等位基因挖掘

应用241份国内外大豆资源和18个SSR引物,卡方检验及t检验鉴定出3个与大豆油分含量正向相关的重要位点,分别为Satt343,Sat₂95和Satt598,每一位点各含1个与油分相关的重要等位基因,分别为Satt343₃,Sat₂95₆和Satt598₇,这3个等位基因对油分含量呈正效应,并在分别在引物Satt343和Sat₂95附近发现已定位的与油分含量相关的基因。     

两种方法定位5个地点大豆蛋白质含量QTL

利用CIM和MIM法,对大豆Charleston×东农594的154个重组自交系在5个不同地点进行蛋白质含量测定和QTL定位分析。共检测到25个QTL,分别位于A1、B1、C2、D1a、D1b、E、J、L和N连锁群上。用CIM法定位到了20个与蛋白质含量相关的QTL,用MIM法定位到了9个与蛋白质含量相关的QTL。在C2连锁群上多次定位的ProC2-4,标记区间为Sat_092-Satt460,与前人找到的QTL位点一致。     

作物回交导入系的构建与应用

回交导入系是利用回交及标记辅助选择的手段构建而成的遗传与育种材料。经过多代回交,后代材料在轮回亲本的遗传背景下只包含一个或少量供体亲本染色体片段,因此,可作为QTL分析的重要材料。同时,多代回交有利于打破优异基因与不良基因的连锁,优异基因导入到整体表现优良的轮回亲本材料中,进而实现对育种材料的改良。鉴于其一致的遗传背景,导入系在QTL精细定位和基因克隆、QTL间互作研究、遗传验证及作物聚合育种和分子设计育种中均发挥重要的作用。本文对回交导入系的构建及其在作物遗传育种中的应用进行综述。     

大豆四粒荚数QTL分析及位点交互群体验证

为定位年际间稳定、群体间通用的大豆四粒荚QTL,以2013-2016年表型数据为基础,利用RIL群体结合SLAF-seq高密度遗传图谱对大豆四粒荚数进行QTL分析,利用含目标区间的导入系个体对QTL进行表型验证。结果表明:RILs群体大豆四粒荚QTL分析共获得8个QTL,其中在Gm06染色体上检测到4个位置相近的QTLs,加性效应为正值,区间大小0.62Mb,在Gm16染色体上检测到4个位置相同的QTL,加性效应为负值,区间大小1.04Mb,这些QTL是不同年际间稳定存在的位点。共有5个导入系个体含有Gm06染色体目标区间,这些个体在不同年际间的四粒荚表型值均显著高于轮回亲本,共有7个导入系个体含有Gm16染色体目标区间,这些个体在不同年际间的四粒荚数表型值均显著低于轮回亲本,表明目标区间的导入对导入系四粒荚数表型具有相应的增效或减效作用,从而在全基因组导入系群体中验证了QTL的准确性与通用性。研究结果为大豆四粒荚数候选基因挖掘及分子辅助育种提供理论依据。     

大豆种质资源芽期耐旱鉴定及综合评价

为筛选出大豆芽期耐旱种质资源,本研究采用20%的聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫对来自国内外的258份大豆资源开展芽期耐旱鉴定,以发芽势、发芽率、发芽指数、相对发芽势、相对发芽率、相对发芽指数和干旱伤害率为鉴定指标,最后通过隶属函数值对大豆资源芽期耐旱性进行评价及聚类分析。结果表明：胁迫条件下,各指标在品种间均差异显著;相关性分析表明隶属函数与各指标显著正相关,干旱伤害率与其他各指标呈显著负相关。根据隶属函数值将258份种质资源分成4类：耐旱型品种(系)9个;次耐旱型品种(系)55个;次敏感型品种(系)186个;敏感型品种(系)8个。通过隶属函数聚类分析将258份材料分成了3类：耐性材料17份,如吉林小粒豆7号、东大2号等,占总体材料的6.59%;中间型99份,如垦丰13、垦农18等,占总体材料的38.37%;敏感材料142份,如黑河38、龙豆2号等,占总体材料的55.04%。研究结果将为大豆耐旱育种及芽期耐旱遗传机制研究提供适宜种质资源。     

大豆二粒荚长、宽相关QTL间上位效应和QE互作效应分析

【目的】定位大豆二粒荚长、宽QTL,并分析QTL间的上位效应和与环境（QTL-by-environment, QE）的互作效应。【方法】利用Charleston×东农594重组自交系及其F2:14-F2:18代的重组自交系的147个株系为试验材料,164个SSR引物经亲本筛选后用于群体扩增构建的SSR遗传图谱,利用混合区间作图法,对2006-2010年连续5年一个地点的大豆二粒荚长、宽进行QTL定位,并作加性效应、加性×加性上位互作效应及环境互作效应分析。【结果】检测到8对有加性效应的二粒荚长QTL,加性效应的总贡献率27.2%,与环境互作总贡献率达到10.19%;6对有加性效应的二粒荚宽QTL,加性效应的总贡献率16.27%,与环境互作总贡献率达到12.18%。9对影响二粒荚长的加性×加性上位互作效应的QTL,可解释该性状总变异的9.02%;8对影响二粒荚宽的加性×加性上位互作效应的QTL,可解释该性状总变异的8.81%。【结论】上位效应和环境效应在二粒荚长、宽性状的遗传中起了重要作用,因此,在分子标记辅助育种中应该考虑对效应起主要作用的QTL和上位性QTL,又要考虑微效多基因的聚合。     

利用选择导入系分析大豆芽期和苗期耐旱性的遗传重叠

以黑龙江主栽品种红丰11为母本, 与美国品种Clark杂交, 再以红丰11为轮回亲本, 对回交后代的芽期和苗期的耐旱性进行筛选。结果获得芽期耐旱导入系44个,采用单项方差分析检测到10个控制芽期耐旱性的QTL;获得苗期耐旱导入系46个,检测到影响苗期叶片相对含水量、叶片持水能力、胁迫期间株高变化量的21个QTL。大多数位点的遗传是相互独立的,只有分布于A1、K、I和H连锁群上的Satt449、Satt499、Satt440和Sat_180位点是在芽期、苗期干旱条件下共同检测到的,表明芽期和苗期的耐旱性存在部分的遗传重叠。以上结果为深入研究大豆耐旱性以及进行分子设计育种以累加芽期苗期重要耐旱QTL奠定了基础。     

大豆耐旱选择群体QTL定位

以红丰11为轮回亲本、Clark为供体亲本构建回交群体进行耐旱性鉴定,对获得选择群体进行全基因组SSR标记扫描,计算供体基因型导入频率,利用卡方测验检测偏分离SSR位点,并结合GGT软件对各连锁群分析, 对5个耐旱相关性状进行QTL定位。以卡方测验检测到23个SSR偏分离位点(超导入),分布于10条连锁群。方差分析表明,8个叶片持水能力QTL分布于A₁、B₁、C₂、E、L和N连锁群;9个根长QTL分布于C₂、F、G和I连锁群;11个根干重QTL分布于A₂、B₁、B₂、E、F、K、L、M和O连锁群;12个产量QTL分布于B₁、D₁a、E、F、G、I、L、M和O连锁群;7个生物量QTL分布于E、F、G、K、L和N连锁群。在E连锁群的Sat_136位点,对于叶片持水能力、根干重、产量和生物量具有一致性;在F连锁群的GMRUBP位点,对于根干重和生物量具有一致性,Satt586位点,对于根长、根干重和产量具有一致性;在K连锁群的Satt167位点,对于根干重和生物量具有一致性,SOYPRP1位点,对于根长和生物量具有一致性;在L连锁群的Satt398位点,对于根长和产量具有一致性,Satt694位点对于叶片持水能力和生物量具有一致性;在M连锁群的GMSL514位点,对于根干重和产量具有一致性;以上位点均与卡方测验检测到的“超导入”位点具有一致性。经过供体等位基因卡方测验和耐旱QTL定位,共检测到33个QTL,其中有17个同时被检测到。这些位点可能是控制大豆耐旱性的重要位点。     

大豆抗细菌性斑疹病抗性鉴定以及抗病相关QTL定位

黄单胞杆菌(Xanthomonas axonopodis pv. glycines)引起的大豆细菌性斑疹病是影响大豆稳产、高产的一种严重的细菌性病害。然而关于大豆细菌性斑疹病抗性相关QTL标记研究甚少。因此,本研究利用细菌性斑疹病致病菌在重组自交系群体(RIL)室内接种的发病表型结果,定位得到大豆抗细菌性斑疹病相关的QTL,为大豆抗细菌性斑疹病的抗病育种提供指导。致病菌‘Xagneau001’(分离于佳木斯地区大面积发病的大豆叶片)接种到‘Charleston9’(♀)ב东农594’(♂)杂交衍生高世代重组自交系。并基于该RIL群体构建的SNP高密度遗传图谱,利用winQTLcart2.5遗传模型定位相关的QTL,并对每一个标记中基因的功能进行注释,揭示候选基因在大豆防御病原菌入侵的过程中参与的信号通路。针对定位到的3个大豆抗细菌斑疹病相关的QTL。对每个QTL位点上下1 Mb区间基因注释,分析注释结果筛选得到7个可能与大豆抗细菌性斑疹病相关的基因,并对候选基因的结构域和同源基因做了更进一步的注释分析。研究结果对大豆抗细菌性斑疹病抗病基因的挖掘以及抗病品种筛选的分子辅助育种具有重要意义。