大豆茎秆颜色和多小叶等重要农艺性状的QTL定位

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wyattwong
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大豆(Glycine max L.)起源于我国,作为一种重要的粮饲兼用作物,不仅是人类植物油脂和蛋白质的主要来源,还是动物饲料蛋白的重要来源。我国是大豆消费国,产需缺口在2020年突破万亿吨,并有逐年增加的趋势。摆脱对外进口依赖,进一步提高大豆产量是现阶段中国农业亟需解决的重要问题之一。定位重要农艺性状的QTL,解析控制大豆性状基因调控网络,是实现大豆高产优质的有效途径之一。大豆品种Williams82为青色茎秆性状,属于正常三小叶类型;大豆品种PI416892为紫色茎秆,属于多小叶类型;且它们在株高、茎粗、主茎节数等性状有显著差异。对Williams82与PI416892杂交种F2代群体的茎秆颜色、多小叶类型、株高、茎粗、主茎节数、单株豆荚数共6个农艺性状进行调查统计分析,发现茎秆颜色和多小叶性状发生性状分离,我们对这两个性状分别构建极端表型混池,通过集群分离分析(Bulk Segregant Analysis,BSA),确定了控制这两个性状的主效QTL位点,并通过SSR分子标记开发和重组单株筛选,确定了可能控制大豆茎秆颜色性状的主效基因。主要研究结果如下:(1)通过构建大豆茎秆颜色极端性状混池,通过集群分离分析(BSA),发现在大豆13号染色体上有一个QTL位点,物理位置在18836654和19769606之间(0.93Mb)。开发大豆茎秆颜色性状QTL位点置信区域内SSR分子标记,寻找到多对多态性良好的DNA分子标记。利用SSR分子标记筛选重组单株,将其置信区域缩小至0.26Mb(物理位置:19147603~19408691)。该区域内共含有15个候选基因,检测区域内15个基因在两个亲本中的表达量,发现Glyma.13G082300在双亲中表达量差异明显,在青色茎秆中表达量明显高于紫色茎秆;通过基因注释分析发现,Glyma.13G082300参与调控黄酮醇合成酶(flavonol synthase,FLS)的合成,从而影响花青素含量;通过测定双亲本茎秆中花青素含量,发现紫色茎秆的花青素含量明显高于青色茎秆。根据上述结果表明,Glyma.13G082300可能为控制大豆茎秆颜色的候选基因。(2)大豆叶片一般为三出复叶,也有个别品种或植株突变体为4~7个小叶,称之为多小叶;多小叶品种具有良好的农艺性状(抗病、抗倒伏等),是优异的大豆种质资源。通过构建大豆多小叶性状混池和集群分离分析(BSA),发现在8号染色体上有两个主效的QTL位点,其中一个QTL物理位置在18923314和23430822之间,另一个QTL物理位置在40452908和42520231之间。多小叶大豆品种有较好的品质和抗逆性,本研究结果对大豆优质育种提供了一定的参考价值。(3)此外,本研究对杂交群体的株高、茎粗、主茎节数、单株豆荚数等多个农艺性状表型数据进行分析,发现它们呈现出明显的正态分布,说明这些性状可能是由多基因控制的数量性状。综上所述,本论文通构建杂交群体,调查群体内重要的农艺性状,鉴定了相关农艺性状相关的QTL位点,并精细定位到控住茎秆颜色的候选基因。本研究为今后的重要农艺性状基因研究提供了重要的信息。
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