大豆农艺性状关联定位及十胜长叶对衍生品种贡献的分子剖析

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sduan
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大豆[Glycine max(L.)Merri]是我国最重要的植物蛋白和油脂来源,相较世界平均水平,我国大豆单产还有较大提高潜力。我国育成的2000多个品种中,骨干亲本发挥了重要的作用,鉴定和挖掘骨干亲本发挥作用的关键基因组区域,阐明其对衍生品种的遗传贡献本质,对开展定向的分子育种,提高育种效率,具有重要的意义。本研究以骨干亲本十胜长叶及其137个衍生品种为研究材料,采用全基因组的关联分析方法,对产量及品质相关性状进行定位研究,并在分子水平解析十胜长叶对衍生品种的遗传贡献,取得的主要结果如下:表型数据联合方差分析表明,各性状在品种、环境、品种与环境互作间差异均极显著,株高的广义遗传率最高,主茎节数、百粒重及脂肪含量次之,蛋白质含量、单株荚数、单株粒数及单株粒重则较低。性状相关分析结果显示,要提高单株粒重,株高不能太低;增加分枝数并不能显著提高单株粒重;单株荚数、单株粒数与百粒重负相关,要提高单株粒重,需权衡单株荚数、单株粒数与百粒重的关系。AMMI模型稳定性分析结果表明,除百粒重外,分枝数、单株荚数、单株粒数、单株产量均与各自Di值呈极显著正相关,即分枝数越多,单株荚粒数越多,单株粒重越高则性状越不稳定,表明高产稳产品种选育的困难性;十胜长叶9性状Di值在两密度环境中均较高,表现为稳定性较差。主成分分析品种综合评价表明,十胜长叶单株荚数、单株粒数多,单株粒重高,表型聚类显示,在正常生产环境(低密度)下,约47.4%的品种与十胜长叶农艺性状相似,即聚在同一亚群,说明十胜长叶主要在单株荚数、单株粒数和单株粒重方面对衍生品种的遗传贡献较大。利用4044个SNP标记、499个单倍型对农艺性状及主成分进行全基因组关联分析,138份品种可聚为2个亚群,每亚群品种基本来源于同一省份,成对品种间存在一定的亲缘关系。染色体存在明显的LD,衰减距离约为8370kb;共检测出关联SNP位点和单倍型151个,其中农艺性状关联位点87个、关联单倍型47个、主成分关联位点17个,分布于除第1染色体外的其它19条染色体,一些位点位于或邻近已报道的QTL。位于基因内部的11个SNP位点中,1个位于3’-UTR区,2个位于5’-UTR区,1个位于CDS区,7个位于内含子区。两个密度环境中能同时检测的农艺性状关联SNP位点有18个、关联单倍型5个和主成分关联位点4个;7个SNP位点在农艺性状关联分析与主成分关联分析中能同时鉴定出;5个单倍型所含的15个SNP位点能在农艺性状关联分析中被检测,说明它们具有较高的可信度。部分关联SNP位点和单倍型在染色体上物理位置相近,10个SNP位点和4个单倍型分别与2个或2个以上性状相关联,这些位点区域的QTL/基因可能存在一因多效。两密度环境中,十胜长叶检测所含优异等位变异数均最多,分别为37个和34个。品种含某性状优异等位变异数越多,其表型值就越大。23个分枝数关联位点,十胜长叶正效等位变异22个,在衍生品种中分布频率均较低为4.38%~16.79%;19个产量关联位点,十胜长叶正效等位变异为15个(占78.95%),且绝大部分变异在衍生品种分布频率均达57%以上;28个蛋白质含量关联位点,十胜长叶等位变异均为正效,其中22个位点(占78.57%)在衍生品种分布频率达30%以上;10个脂肪含量关联位点,十胜长叶等位变异均为负效,在衍生品种分布频率均较低。以上结果可见,十胜长叶所含产量相关性状优异等位变异多且在衍生品种中高频分布,是其为骨干亲本的遗传基础。育成品种通农5号、通农6号、通农14、黑农43、合丰25和绥农14等含较多优异等位变异且与十胜长叶亲缘关系较近,在育种中可多加以利用。
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