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大豆[Glycine max（L.）Merrill]是最重要的粮食和油料作物之一,约占全球含油种子产量的56%。大豆产量的积累依赖光合作用,但是光合作用在很大程度上依赖于磷及含磷化合物。与其他植物相比,大豆在生长发育过程中需要更多的磷,尤其是在生殖生长时期,如低磷胁迫影响大豆根瘤发育、降低固氮效率与生物量、增加花/荚脱落等,并最终影响大豆的产量与品质。因此,当前低磷胁迫已成为我国大豆生产发展的重要限制因素之一。发掘大豆磷高效与高光效关键基因,通过分子设计育种等手段培育磷高效和高光效大豆新品种是提高大豆耐低磷和光合能力的一条有效途径。然而,目前大豆磷效率的遗传基础还不十分清楚,尤其是磷效率与光合相关性状的遗传关系尚未见报道。基于高密度的遗传图谱,鉴定出大豆耐低磷与光合性状相关的QTL并进一步阐明其遗传关系,将有助于我们通过分子标记辅助选择等手段促进大豆的遗传改良和种质创新。本研究利用波高×南农94-156杂交所衍生的146个重组自交系材料F8:12构建大豆高密度遗传图谱,在不同磷水平下,对7个磷效率和5个光合相关性状进行QTL连锁分析,结合表型相关以及QTL的共位情况分析大豆磷效率和光合相关性状之间的关系。同时从这146个家系材料中筛选出两个超亲分离家系B18和B20,并进行不同磷处理水平下的水培试验,通过一系列的表型鉴定,包括7个磷效率相关性状、5个光合相关性状、4个荧光参数、3个酶活性以及叶绿体的超微结构来探讨大豆在低磷胁迫条件下的光合响应机制。本试验的主要结果总结如下:（1）在低磷胁迫下,两个超亲材料中叶绿素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）等光合相关性状均有所降低,但是B18（磷效率敏感材料）降低的幅度显著高于B20（耐低磷材料）。相反地,低磷胁迫下两材料叶片胞间二氧化碳浓度（Ci）均有所升高（B18和B20分别升高36.6%和14.4%）。对于叶绿素荧光参数,在低磷情况下两超亲材料中PSⅡ最大光化学量子产量（Fv/Fm）、实际光量子产量（ΦPSⅡ）、光化学淬灭系数（qp）均表现下降,而非光化学淬灭系数（NPQ）升高,除B20中的ΦPSⅡ,其他相关性状在低磷胁迫下的变化均达到显著或极显著水平,且在B18材料中变化幅度更大。这些结果表明低磷胁迫对磷效率敏感材料的光合能力造成的影响更大。另外,我们还发现在低磷胁迫情况下,1,5-二磷酸核酮糖酶（Rubsico）活性在B18材料中显著下降,而在耐低磷材料B20中则显著上升;酸性磷酸酶（APA）活性虽在两材料中均表现上升,但是耐低磷材料B20上升的幅度更大,为正常磷浓度时的2倍以上;而低磷敏感材料B18中APA活性则变化不显著。因此,我们进一步推测B20材料中光合能力在低磷胁迫下受到较小的影响,可能是因为其显著上升的酶活性提高了植株对磷的吸收和利用效率,并最终能够保持较为稳定的光合能力。（2）大豆磷效率与光合相关性状均是由多基因控制的复杂数量性状,其相应的遗传机制目前还不十分清楚,尤其是对于两者之间的遗传关系尚未见报道。在本研究中,我们首先采用二代测序技术（SLAF-seq）在大豆RIL群体中构建了高密度遗传图谱,该图谱长度为3020.59c M,包含了覆盖大豆20条染色体上的6159个SNP标记,相邻标记之间的平均距离为0.49cM。基于该图谱,我们对前期已发表的5个磷效率相关性状进行QTL连锁分析,结果共检测到了20个磷效率相关QTL,发现大部分QTL（12个）与前期报道的位点一致。同时我们还鉴定到了8个新的磷效率相关QTL,其中一个位于4号染色体上的多效性QTL,q4-2,不仅能够在不同处理与不同环境中稳定表达,且对表型变异的解释率达到12.6%。这些结果表明该图谱具有较高的准确性和检测效力。更为重要的是,与我们前期已报到QTL结果相比,几乎所有检测到的QTL置信区间均显著缩小,且能够准确鉴定到两个已克隆的磷效率关键基因GmACP1和GmPT1,进一步说明该图谱具有较高的精确性和分辨率。另外,我们还结合大豆基因组信息和前期转录组相关结果,对一些磷效率主效QTL进行候选基因预测,结果发现了14个可能的磷效率相关候选基因,如一个胶甲酯酶编码基因（Glyma.04G214000）和蛋白激酶基因（Glyma.13G161900）的表达量均在低磷胁迫条件下显著升高,表明其可能参与了大豆磷代谢途径。另外,本研究中检测到的那些与磷效率紧密连锁的分子标记将有助于大豆磷高效分子标记辅助选择育种。这些检测到的磷效率相关QTLs不仅增加了我们对大豆磷效率遗传基础的理解,也为我们进一步克隆大豆磷效率关键基因奠定了基础。（3）为明确大豆磷效率与光合相关性状的遗传基础,本研究结合表型相关分析,QTL连锁分析及表达分析来剖析磷效率和光合作用的遗传机制及其之间的关系。相关分析表明磷效率和光合作用相关性状之间存在着显著的表型相关性,且在低磷胁迫的情况下相关程度更强。连锁分析共鉴定了172个与磷效率和光合性状相关的QTLs,将这些QTLs根据其在染色体上的位置划分为29个基因组区域,其中有12个基因组区域同时控制大豆磷效率和光合作用相关性状,表明大豆磷效率与光合相关性状在遗传上具有较强的相关性。在这12个基因组区域中,其中三个主效QTL（q14-2、q15-2和q19-2）能够解释6.6-58.9%的表型变异,这些位点不仅效应大,且可能存在着同时控制大豆磷效率和光合能力的重要基因。另外,我们还鉴定到一个光合特异性QTL,q12-1,该位点在正常磷处理和低磷处理中均能稳定表达,表明控制该位点的基因未受到低磷胁迫的影响,这意味着该QTL在大豆高光效育种中具有潜在的利用价值。此外,我们还结合转录组数据分析了一些位于主效QTL区间内的候选基因表达特性,如在q19-2区域内的紫色酸性磷酸酶基因（Glyma.19G193900）,在低磷胁迫下,表达量显著上升,推测为参与调节大豆磷效率和光合能力潜在的候选基因。综上所述,本研究构建了一张大豆高密度遗传图谱,并基于该图谱鉴定到了一批大豆磷效率和光合性状相关的QTL,不仅为后期克隆控制磷效率与光合性状的重要基因奠定基础,也揭示了磷效率和光合相关性状之间的遗传关系,为大豆磷高效与高光效分子标记辅助选择育种提供依据。