大豆根毛qRHLa/b的精细定位及相关农艺性状的遗传分析

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dbfan
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大豆是一种重要的粮、油、饲兼用作物,在世界范围内被广泛种植。高产和高品质是大豆育种两大最主要的目标,因此挖掘调控大豆产量和品质的QTL位点对培育高产高品质大豆品质具有重要意义;此外,根毛作为植物的重要器官,对养分吸收具有重要的作用,因此明确根毛遗传机理对培育养分高效作物品种具有重要意义。本研究利用一对根毛性状上具有显著差异的亲本RBC-HL和RBC-NH构建了F1、F2、F2:3以及包含150个F5:7家系的RIL群体,利用这些遗传材料构建了高密度遗传图谱,并对大豆9个主要农艺性状和根毛性状进行遗传分析和QTL定位,研究结果如下:(1)遗传分析结果显示,9个主要农艺性状的遗传变异率在4.34%81.71%之间,品质性状变异率较低,分枝数变异率最高。此外,9个性状的遗传力在0.770.91之间,最高的为株高,最低为分枝数。结果表明9个性状受环境影响均较小,适合进行后续的QTL定位分析。根毛遗传分析结果显示,F1子代均表现有毛,后代中根毛分布呈现不连续分布,可主要分为正常(NH),中间(MH)和少根毛型(HL),表明根毛是由少数基因位点调控,进一步根毛在F2,F2:3及RIL群体中分别符合15:1,7:8:1和3:1的分离比例,表明根毛突变表型由两个独立遗传的隐性位点控制,且两个位点的显性基因在功能上互补。(2)利用重测序和GBS技术构建高密度遗传图谱。首先,在亲本RBC-HL和RBC-NH之间共检测到2,209,573个变异,包括1,996,740个SNP和212,833个Indel。从RIL群体中共获得1,028,048个标签,总长度为145,982,816,有效标签为536,416,可覆盖基因组的7.8%。经严格筛选,共鉴定出8,784个bin标记,构建了总遗传距离为3,108.210 cM连锁图谱,标记间平均遗传距离为0.354cM。结果表明构建的高密度遗传图谱可用于进一步QTL定位研究。(3)对9个主要农艺性状的QTL定位结果显示,两年共检测到36个QTL位点。其中,调控株型的QTL位点7个,LOD值在2.6227.25之间,可解释遗传变异在7.7%56.7%之间;调控单株产量的QTL位点6个,LOD值在2.567.35之间,可解释7.5%20.2%的遗传变异;调控品质性状的QTL位点23个,LOD值在2.529.16之间,遗传贡献率为7.524.5%。此外,QTL位点qPH19、qNN19、qGN17、qHW17、qPC13在两年均可被稳定检测到,属于可信位点可用于进一步精细定位研究,其余QTL位点需进一步确认。对根毛性状的QTL定位结果显示,在1号和11号染色体上分别检测到两个主效QTLs位点,分别命名为qRHLa和qRHLb,LOD值分别为14.41和11.47,分别可解释35.7%和29.7%的表型变异,分别覆盖0.5 cM和2.1 cM的遗传区间及65 kb和523 kb的物理区间。(4)利用图位克隆的方法对qRHLa和qRHLb的候选基因进行克隆。结果共开发了14个dCAPs多态标记,对728个F2单株进行的筛选,共鉴定出12个重组株,结合基因型和表型将qRHLa和qRHLb缩小到289 kb和1120 kb的物理区域内。对两个物理区间内的基因构建遗传进化树,结果显示,两个区间内共存在7对同源基因,相似性在8697%之间,表明其中一对可能分别调控QTL位点qRHLa和qRHLb。综上所述,本研究定位到36个农艺性状相关的QTLs位点,以及2个调控根毛的QTL位点qRHLa和qRHLb。qRHLa和qRHLb被进一步精细定位至289 kb和1120 kb的物理区域,并确定了7对同源基因作为其候选基因。研究结果为培育高产、优质、养分高效的大豆新品种提供了基因资源。
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