论文部分内容阅读
大豆是人类摄取植物蛋白和食用油的主要来源,平均含有约40%的蛋白质和20%的油分,开展大豆蛋白质/油分含量数量性状位点(QTL)定位和相关候选基因挖掘的工作,对大豆高油/高蛋白分子育种及了解蛋白质/油分代谢的遗传机制具有重要意义。本研究利用连锁分析与全基因组关联分析(GWAS)两种方法分别定位大豆蛋白质/油分含量QTL,综合二者结果,在对表型贡献率高且多环境表现稳定的区间内挖掘与蛋白质/油分代谢相关基因,并进行初步功能验证。主要研究内容及结果如下:1.利用高油大豆品种黑河27(HH27)和高蛋白品种自贡冬豆(ZGDD)杂交衍生的308份F2:7重组自交系(RIL)群体在6个环境下的蛋白质和油分含量表型数据,结合实验室前期使用简化全基因组重测序(2b-RAD)获得的3454个高密度单核苷酸多态性(SNP)标记构建的遗传图谱进行连锁分析。采用两种软件共定位到24个蛋白质QTL和24个油分QTL,其中10个QTL被两种软件共同定位到,10个QTL在两个及以上环境下均能稳定检测出。并且qOil5-1、qPro15-1、qOil15-1、qPro20-1、qOil20-2在多环境表现稳定且对表型贡献率高,适合进一步挖掘候选基因。2.利用203份中国和美国大豆品种构成的自然群体在4个环境下的蛋白质和油分含量表型数据,结合重测序获得的全基因组范围94462个SNP/InDel标记进行全基因组关联分析。群体可分为两个亚群,来自四个地区的群体及未分群群体的连锁不平衡衰减距离在132 kb~190 kb间。使用混合线性模型在两个亚群和未分群群体中分别检测到19个、12个和36个显著性SNP位点,其中第20号染色体34.99 Mb~41.46 Mb区间内关联到多个在多环境中对蛋白质/油分含量有显著相关性的SNP位点。3.共有4个SNP区间被连锁分析及GWAS共同定位。在20号染色体共定位到区间的上下游约200 kb即34.60 Mb~35.70 Mb内和15号染色体上的QTL qPro15-1/qOil15-1区间2.60 Mb~3.50Mb内共挖掘出25个与蛋白质/油分代谢相关的候选基因。对候选基因在两个品种(ZGDD和HH27)同一光周期条件中和一个品种两种光周期条件【短日照(12 h光照/12 h黑暗)和长日照(16 h光照/8 h黑暗)】中进行表达量测定,发现4个在生殖生长后期品种/光周期间差异表达的基因Glyma.15g034600、Glyma.15g033200、Glyma.20g106900、Glyma.20g108800,初步表明这4个基因可能与大豆蛋白质/油分含量的积累有关,但仍需验证。综上所述,本研究定位到高效稳定的QTL,挖掘出4个在不同品种/光周期间差异表达的基因,为大豆高油/高蛋白的分子育种及了解蛋白质/油分代谢的遗传机制提供了帮助。