大豆种皮色是一个重要的驯化性状和形态标记,同时与种子的外观品质及商品性密切相关,而且种皮颜色形成的主要物质花色苷类对人体有保健功能,因此对大豆种皮颜色进行研究不仅具有重要的理论意义,还具有实用价值。本研究通过关联分析和连锁分析结合的方法,对控制大豆种皮色基因\位点进行鉴定,并通过图位克隆技术克隆目的基因,在此基础上对其进行功能验证及进化分析。主要结果如下:1.通过关联分析和BSA连锁分析共同鉴定出4个种皮色相关位点,并开展了精细定位。通过全基因组关联分析,鉴定出14个与大豆种皮颜色相关的位点,包括9个新位点和5个已报道的位点。利用遗传分离群体,验证了其中4个位点,并对其中3个位点开展了精细定位。明确了该群体种皮颜色的遗传基础,利用这4个位点可以完全解释该群体种皮颜色的所有变化。2.图位克隆控制黄/绿种皮颜色的基因GmSG。在精细定位的基础上,图位克隆qSC1位点的候选基因GmSG,在黄/绿的大豆中由A-G碱基突变造成内含子剪切位置发生改变进而导致基因编码序列提前终止。该基因在大豆驯化过程中进行了人工选择,人们有意选择黄种皮早熟的现代大豆品种。3.GmSG具有叶片和种皮滞绿的功能。通过近等基因系材料鉴定发现GmSG具有叶片和种皮滞绿的功能。近等基因系NIL-G在种子发育中种皮滞绿,叶绿素降解缓慢;而NIL-Y在成熟时种皮颜色变黄,叶绿素在R7时期快速降解。同时,叶片暗处理表明NIL-G叶片在7、14天后仍保持绿色,叶绿素降解缓慢且叶绿素b基本保持不变。4.大豆转基因互补试验验证了候选基因GmSG具有叶片和种皮滞绿的功能,且对百粒重和成熟期有影响。利用农杆菌介导的遗传转化将其自身启动子和CaMV35S启动子分别驱动的GmSG等位基因编码序列导入大豆品种Jack中,过表达GmSG转基因大豆表现出种皮滞绿,叶片暗处理叶绿素降解缓慢,同时整个植株都有延迟衰老的特征。过表达GmSG的百粒重和成熟期相对Jack显著增加。5.转录组分析表明GmSG可能通过抑制叶绿素降解途径和乙烯诱导的衰老途径来发挥滞绿功能。利用转基因大豆和对照Jack不同时期的离体暗处理的叶片进行转录组分析,鉴定差异表达基因,叶绿素降解途径基因表达与目的基因正相关,可能是叶片种皮持绿的关键酶的基因。共表达趋势分析发现563个与目的基因共表达趋势的差异表达基因,其中植物激素信号转导、卟啉和叶绿素代谢、类胡萝卜素生物合成相关基因可能为关键基因。11个与目的基因共表达趋势的转录因子,其中4个为乙烯响应转录因子,而乙烯暗处理试验证明了过表达该基因可以抑制乙烯诱导的衰老过程,说明该基因可能与乙烯途径基因作用调控该途径,抑制衰老。6.利用BSA测序方法定位了子叶滞绿的两个位点,分别位于1和11号染色体,通过精细定位确定候选基因为滞绿基因SGR的同源基因D1、D2。