利用连锁和关联分析鉴定大豆籽粒相关性状的QTLs

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:csnd123
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大豆[Glycine max(L.)Merr.]是我国非常重要的粮油兼用作物,近几年,我国大豆进口量逐年攀升。在耕地面积逐渐减少的今天,提高大豆单产非常重要,因此,大豆的高产育种仍然是我国的首要育种目标,其中大豆籽粒相关性状与产量密切相关。采用连锁分析与关联分析结合的分析方法检测籽粒相关性状的相应标记,开发紧密连锁的KASP(Kompetitive Allele Specific PCR)标记以及筛选候选基因,为研究大豆籽粒相关性状的遗传变异和大豆产量分子设计育种具有重要意义。本研究采用两种数量性状研究方法结合对大豆籽粒相关性状的进行遗传解析。第一,以南豆12和九月黄所构建的200个重组自交系群体(RIL)家系作为试验材料,结合SNP高密度遗传连锁图谱,在三个环境(E1、E2和E3分别代表2016年雅安、2017年雅安和2017年仁寿)两种种植模式(净作M、套作RI)下,对大豆百粒重性状进行QTL定位和候选基因分析。第二,以150份夏大豆种质资源作为材料,对三个地点(2017年崇州、2018年崇州和2019年崇州)的大豆籽粒相关性状进行SSR标记的关联分析。主要的研究结果如下:1、采用完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)总共检测到控制百粒重的QTL位点26个,分布于14条染色体上,表型贡献率在3.10%到20.15%之间,在净作和套作下分别检测到15和11个。其中,主效QTL有12个,QTL簇有3个。qHSW1-5在三个环境下均被稳定检测到,其表型贡献率分别为3.33%、13.48%和13.91%;由qHSW-7-1、qHSW-7-2和qHSW-7-3这3个QTL组成的主效QTL簇,其中qHSW-7-2表型贡献率最高,为15.34%。2、根据3个QTL位点qHSW-1-5、qHSW6-1和qHSW-7-2两侧的SNP序列,开发出4个竞争性等位基因特异性PCR(KASP)标记,T检验表明这些标记与多个环境下的百粒重差异达到显著水平。根据大豆基因组信息,对这3个QTL区间内的基因进行分析,总共注释到281个基因,基于大豆种子或荚转录水平大于10的基因有45个。根据注释信息,初步筛选出4个大豆百粒重的候选基因,分别为Glyma.01g181500、Glyma.07g213500、Glyma.07g213700和Glyma.07g223000。3、利用混合线性模型(mixed linear model,MLM)共检测到与籽粒相关性状显著关联的SSR位点有45个,其中有8个不同位点在2个以上的环境中检测到,分别为Satt009、Satt323、Satt632、Satt426、Satt397、Satt182、Satt239和Satt367。有5个SSR标记与两个及两个以上的籽粒性状关联。其中Satt397位点位于17号染色体上,与百粒重,粒长,粒宽,长厚比和宽厚比5个性状关联,且在3个环境均被重复检测到。4、对连锁分析和关联分析的定位结果进行分析,发现有3个位置一致或相近的位点。其中,显著关联位点Satt397位于主效QTL QHsw17.1区间内,Satt009位点和qHSW3-1以及Satt426位点和qHSW11-1的位置相近。这3个QTL位点内共发现在大豆种子或荚中转录水平大于10的基因有103个。
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