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大豆(GlycinemaxL.Merr.，2n=2×=40)是主要的油料作物，也是主要的食用油来源。随着作物驯化与改良的不断深入，这些作物的遗传基础越来越狭窄。为此，有必要将野生大豆的优异基因转入栽培大豆，以拓宽大豆的遗传基础，改善大豆重要性状。因此，大豆驯化与改良的深入研究对提高大豆产量、抗性、品质与适应性具有十分重要意义。
在野生大豆到地方品种的驯化、地方品种到育成品种的改良过程中，大豆种子油份含量不断提高。虽然前人已有相关研究，但是这些研究大都只局限于各自的实验材料。为了解决这一问题，首先，利用286份大豆种质材料检测的大豆基因组驯化与改良区间和前人研究结果，获得了较全面的大豆驯化与改良区间；其次，通过286个大豆材料的全基因组关联分析、519个重组自交家系的连锁分析和4组极端池的集团分离分析，检测到了大豆种子油份相关性状的位点，结合驯化与改良区间信息，获得种子油份相关性状的驯化与改良位点；第三，对驯化与改良位点附近的基因，通过转录组高表达分析、302个大豆材料不同亚群间等位基因频率差异显著性分析、SNP注释和基因差异表达分析，确定大豆油份相关性状的驯化与改良可能候选基因；最后，在这些基因中，通过组织特异表达、已知油脂代谢相关基因、GO注释、miRNA和DNA甲基化分析，确定潜在的候选基因；对这些基因进行30个大豆基因组的序列差异比较和单倍型分析，最终确认大豆种子油份相关性状的驯化与改良候选基因，并利用这些基因解释野生大豆与地方品种、地方品种与育成品种种子大豆油份含量的差异。主要结果如下：
1)利用XP-CLR指标分析了286个大豆材料106,013个SNP标记的遗传多样性，检测到534个驯化区间和458个改良区间，其中新发现了300个驯化区间和408个改良区间，234(43.82%)个驯化区间和50(10.92%)个改良区间与前人报道一致。综合前人研究结果，共鉴定了大豆的952个驯化区间和538个改良区间。
2)利用多位点关联分析方法分析了5个环境及其BLUP数据集、GCIM方法分析了3个环境及其BLUP数据集和BRM方法分析了4组重组自交系群体极端池数据集，检测到大豆种子油份相关性状的555个位点，其中新检测到111个位点，444个位点与前人结果一致。这些位点中，有257个驯化位点，192个改良位点。
3)通过一组大豆种子发育7个不同时期的转录组数据，对上述驯化与改良位点附近的基因进行高表达分析，筛选到驯化区间的2,027个和改良区间的1,662个油份积累时期高表达基因。然后，先后通过这些基因的SNP等位基因频率在亚群间的差异显著性、SNP注释、基因上游调控区和UTR区以及编码区的变异信息和差异表达分析，鉴定了1,530个潜在的候选驯化基因(CDGs)和552个潜在的候选改良基因(CIGs)。通过种子中特异表达、GO注释、已知油脂代谢相关基因和miRNA与候选基因的结合，共鉴定了118个潜在的CDGs和60个潜在的CIGs。在30个基因组的SNP变异和172个大豆材料的单倍型分析中，92个CDGs和50个CIGs单倍型的种子油份含量差异显著，且从野生大豆到种到地方品种、地方品种到育成品种，单倍型数目减少，油份含量高的单倍型频率增加，这表明了这些候选基因可能控制种子油份含量相关性状。此外，33个CDGs和4个CIGs位于已报道的差异甲基化区域内。综上所述，共鉴定125个CDGs和54个CIGs。
4)通过125个CDGs和54个CIGs，从三个方面解释了野生大豆到地方品种、地方品种到育成品种种子油份含量增加的原因。第一，从这些基因的单倍型及其比例来看，野生大豆到地方品种、地方品种到育成品种的单倍型数量是逐渐减少的，同时油份含量高的优异单倍型的频率逐渐增加，导致了驯化与改良过程中油份含量的逐渐增加，有PKp3、KASI、BCCP2、PLC2、LACS2、DES1.2、HCD1、DGK1、TT8、MYB94、CYP71B7、NF-YA7和CYP97C1等66个CDGs以及KASⅢ、LACS9、GmMFT、MYB30和LCB2等38个CIGs属于这种情况。第二，从驯化与改良对这些基因的影响来看，1)通过编码区碱基突变来影响基因氨基酸序列，进而导致蛋白质改变，以影响种子油份相关性状，例如PKp3等33个CDGs以及GmMFT和MYB30等24个CIGs；2)通过调控区序列变异(KASI等55个CDGs和KASⅢ等31个CIGs)、miRNA靶向调控(UPL3等3个CDGs和NRPB9A等3个CIGs)和DNA甲基化修饰(FAS4等33个CDGs和ARFA1F等4个CIGs)等方式来调控基因表达量，使这些基因在亚群间表达量差异显著，以调控种子油份相关性状。第三，虽然一些基因的编码蛋白质及其与油脂代谢的关系均未知，但是本研究表明这些驯化与改良基因是种子油份相关性状的候选基因，例如Glyma02g16660等9个CDGs和Glyma08g18400等4个CIGs。
5)从优异单倍型及其在亚群中比例来看，53个CDGs和36个CIGs在将来大豆育种中具有利用价值；从基因功能来看，基因功能尚不清楚的9个CDGs与4个个CIGs在将来大豆育种中也可能具有利用价值。
本研究为作物驯化与改良研究提供参考，为大豆育种与分子生物学研究提供可供利用的基因资源。
在野生大豆到地方品种的驯化、地方品种到育成品种的改良过程中，大豆种子油份含量不断提高。虽然前人已有相关研究，但是这些研究大都只局限于各自的实验材料。为了解决这一问题，首先，利用286份大豆种质材料检测的大豆基因组驯化与改良区间和前人研究结果，获得了较全面的大豆驯化与改良区间；其次，通过286个大豆材料的全基因组关联分析、519个重组自交家系的连锁分析和4组极端池的集团分离分析，检测到了大豆种子油份相关性状的位点，结合驯化与改良区间信息，获得种子油份相关性状的驯化与改良位点；第三，对驯化与改良位点附近的基因，通过转录组高表达分析、302个大豆材料不同亚群间等位基因频率差异显著性分析、SNP注释和基因差异表达分析，确定大豆油份相关性状的驯化与改良可能候选基因；最后，在这些基因中，通过组织特异表达、已知油脂代谢相关基因、GO注释、miRNA和DNA甲基化分析，确定潜在的候选基因；对这些基因进行30个大豆基因组的序列差异比较和单倍型分析，最终确认大豆种子油份相关性状的驯化与改良候选基因，并利用这些基因解释野生大豆与地方品种、地方品种与育成品种种子大豆油份含量的差异。主要结果如下：
1)利用XP-CLR指标分析了286个大豆材料106,013个SNP标记的遗传多样性，检测到534个驯化区间和458个改良区间，其中新发现了300个驯化区间和408个改良区间，234(43.82%)个驯化区间和50(10.92%)个改良区间与前人报道一致。综合前人研究结果，共鉴定了大豆的952个驯化区间和538个改良区间。
2)利用多位点关联分析方法分析了5个环境及其BLUP数据集、GCIM方法分析了3个环境及其BLUP数据集和BRM方法分析了4组重组自交系群体极端池数据集，检测到大豆种子油份相关性状的555个位点，其中新检测到111个位点，444个位点与前人结果一致。这些位点中，有257个驯化位点，192个改良位点。
3)通过一组大豆种子发育7个不同时期的转录组数据，对上述驯化与改良位点附近的基因进行高表达分析，筛选到驯化区间的2,027个和改良区间的1,662个油份积累时期高表达基因。然后，先后通过这些基因的SNP等位基因频率在亚群间的差异显著性、SNP注释、基因上游调控区和UTR区以及编码区的变异信息和差异表达分析，鉴定了1,530个潜在的候选驯化基因(CDGs)和552个潜在的候选改良基因(CIGs)。通过种子中特异表达、GO注释、已知油脂代谢相关基因和miRNA与候选基因的结合，共鉴定了118个潜在的CDGs和60个潜在的CIGs。在30个基因组的SNP变异和172个大豆材料的单倍型分析中，92个CDGs和50个CIGs单倍型的种子油份含量差异显著，且从野生大豆到种到地方品种、地方品种到育成品种，单倍型数目减少，油份含量高的单倍型频率增加，这表明了这些候选基因可能控制种子油份含量相关性状。此外，33个CDGs和4个CIGs位于已报道的差异甲基化区域内。综上所述，共鉴定125个CDGs和54个CIGs。
4)通过125个CDGs和54个CIGs，从三个方面解释了野生大豆到地方品种、地方品种到育成品种种子油份含量增加的原因。第一，从这些基因的单倍型及其比例来看，野生大豆到地方品种、地方品种到育成品种的单倍型数量是逐渐减少的，同时油份含量高的优异单倍型的频率逐渐增加，导致了驯化与改良过程中油份含量的逐渐增加，有PKp3、KASI、BCCP2、PLC2、LACS2、DES1.2、HCD1、DGK1、TT8、MYB94、CYP71B7、NF-YA7和CYP97C1等66个CDGs以及KASⅢ、LACS9、GmMFT、MYB30和LCB2等38个CIGs属于这种情况。第二，从驯化与改良对这些基因的影响来看，1)通过编码区碱基突变来影响基因氨基酸序列，进而导致蛋白质改变，以影响种子油份相关性状，例如PKp3等33个CDGs以及GmMFT和MYB30等24个CIGs；2)通过调控区序列变异(KASI等55个CDGs和KASⅢ等31个CIGs)、miRNA靶向调控(UPL3等3个CDGs和NRPB9A等3个CIGs)和DNA甲基化修饰(FAS4等33个CDGs和ARFA1F等4个CIGs)等方式来调控基因表达量，使这些基因在亚群间表达量差异显著，以调控种子油份相关性状。第三，虽然一些基因的编码蛋白质及其与油脂代谢的关系均未知，但是本研究表明这些驯化与改良基因是种子油份相关性状的候选基因，例如Glyma02g16660等9个CDGs和Glyma08g18400等4个CIGs。
5)从优异单倍型及其在亚群中比例来看，53个CDGs和36个CIGs在将来大豆育种中具有利用价值；从基因功能来看，基因功能尚不清楚的9个CDGs与4个个CIGs在将来大豆育种中也可能具有利用价值。
本研究为作物驯化与改良研究提供参考，为大豆育种与分子生物学研究提供可供利用的基因资源。