抗大豆花叶病毒基因定位

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大豆花叶病毒(SMV)在世界各地大豆产区均有发生,对大豆产量和种子品质造成巨大损失。是全世界所面临的重要病害,对不同SMV株系的质量抗性遗传分别由1对不同的显性基因控制,挖掘候选基因对定向培育抗SMV大豆品种具有重要意义。本研究是以抗病品种黑农84作为母本,以感病品种黑农51作为父本,构建分离群体,对F2后代进行混池构建,通过BSA-seq测序及ED关联分析确定抗SMV候选区间,利用SSR标记缩小候选区间从而预测候选基因,为大豆抗SMV基因克隆和选育抗SMV材料提供理论基础。主要研究结果如下:1、在接种SMV1号株系的条件下,黑农84在植株的整个生长过程中均表现为抗病,黑农51在生长过程中均表现为感病,在成熟期对两个亲本的产量性状进行调查,结果显示抗病品种黑农84的单株荚数较感病品种黑农51高出47.9%,单株粒数较黑农51高出82.9%,百粒重黑农51高出31.9%。结果表明抗病品种黑农84的抗病性对产量产生显著影响。2、用抗SMV品种黑农84和感病品种黑农51进行杂交,结果F1均显示为正常抗病表现;在F2群体中出现了明显的抗性分离。在163个F2单株中,抗病单株117株,感病单株46株。利用卡方测验分析,结果抗病植株与感病植株达到3:1符合孟德尔理论分离比,表明抗花叶病毒基因由单基因控制。3、从黑农84×黑农51的F2代163个群体中,利用打样器对抗病植株和感病植株的叶片进行均匀取样,分别构建了抗病叶池和感病叶池,并将两个抗感池及亲本DNA进行了BSA重测序。通过ED关联分析,将抗大豆花叶病毒初定位区间定位在13号染色体上,得到了1个28854904bp到31034179bp的区域,总长度为2.16 Mb,区间内包含223个基因。利用亲本将该区间内168对SSR标记进行多态性标记筛选,从而获得27对具有多态性标记的引物,使用多态性标记对后代F2群体163个单株的进行基因型分析,通过Icimapping软件,将初定位区间定位在BARCSOYSSR_13_1120和BARCSOYSSR_13_1138之间,区间大小为486.09Kb,区间内存在53个基因,贡献率为33.26%,LOD值为14.41。4、通过亲本重测序数据分析,亲本之间具有SNP差异的基因共30个,具有In Del差异的基因共12个,本之间同时具有SNP、In Del差异的基因共11个,对发生变异的基因进行功能注释查询,发现Glyma.13G179000是丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶,该基因属于抗病基因(R)基因的一类,将该基因做为候选基因,可能与抗大豆花叶病毒有关。在Soybas网站查找区间内31个发生变异基因的表达模式,通过对基因在不同组织中的表达量进行分析,利用R语言软件生成热图。部分基因未能查到其表达量,查询到了26个候选基因的表达量,与抗病相关的候选基因Glyma.13G179000在各个组织中均有表达,其中在根中的表达最高,表达量为93。Glyma.13G175300在不同组织中的表达量最高,但是在查询功能注释中并未发现与抗病R基因相关的注释,但是该基因在亲本重测序的数据库中,发生了非同义的编码突变所以该基因也有可能为抗病基因。
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