大豆维生素E遗传变异、QTL及环境互作效应分析

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:hantao2007
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维生素E是抗氧化剂,是人类必需的微营养,对维系身体健康有重要作用。大豆(Glycine max(Linn.)Merr)籽粒是重要的维生素E来源,因此,在种质资源改良或育种中提高大豆籽粒维生素E含量是一项重要的课题。本研究采用富含维生素E的大豆品种北丰9和低维生素E含量的大豆品种Freeborn作为亲本配置杂交组合,以亲本及该组合衍生的238份F6:7重组自交系群体(RIL)为试验材料,6个环境下对大豆籽粒维生素E及其组分含量进行了遗传分析和相关性分析;利用174个多态性良好的SSR标记构建遗传连锁图谱;采用复合区间作图法(CIM)挖掘与大豆籽粒α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚和维生素E总含量相关的QTL,使用mixed model-based composite interval mapping(MCIM)方法分析加性QTL、加性QTL与环境互作、上位性QTL及上位性QTL与环境互作。具体研究结果如下:(1)重组自交系群体在α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚和维生素E总含量上存在广泛的表型变异。大豆籽粒维生素E及其组分含量由遗传和环境共同控制,其中环境对表型影响较大。(2)大豆维生素E及其组分之间,除了大豆籽粒α-生育酚与δ-生育酚含量没有表现出稳定的相关性外,α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚和维生素E总含量两两之间均表现为极显著正相关。大豆籽粒α-生育酚含量与节数呈显著负相关关系,与其他农艺性状无稳定相关性。其他组分(γ-生育酚、δ-生育酚和维生素E总含量)与农艺性状无稳定相关性。大豆籽粒α-生育酚和γ-生育酚含量分别与蛋白质和脂肪含量之间没有稳定的相关性。(3)利用符合区间作图法(CIM),共检测到66个与大豆籽粒维生素E及其组分含量相关的QTL。其中,21个与α-生育酚相关的QTL定位在4条染色体上,17个与γ-生育酚相关的QTL定位在6条染色体上,13个与δ-生育酚相关的QTL定位在4条染色体上,15个与维生素E总含量相关的QTL定位在6条染色体上。以上QTL对大豆籽粒维生素E及其组分含量的表型变异贡献率范围为2.432.6%。首次发现2个重要的QTL(BARCSOYSSR101140-BARCSOYSSR101188和BARCSOYSSR150855-BARCSOYSSR150887)同时与α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚和维生素E总含量相关,对α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚和维生素E总含量的表型变异解释率分别为12.0%和32.6%、5.5%和13.0%、6.6%和23.6%、19.6%和21.8%。在多个环境下检测到与α-生育酚含量相关的3个标记区间BARCSOYSSR150790-BARCSOYSSR150855、BARCSOYSSR151113-BARCSOYSSR151159和BARCSOYSSR151159-BARCSOYSSR151190,分别解释22.2%、23.8%和24.4%的表型变异。在2个环境下均检测到标记区间BARCSOYSSR091098-BARCSOYSSR091128和BARCSOYSSR150887-BARCSOYSSR150935与维生素E总含量相关,可解释21.8%和16.4%的表型变异。上述与大豆籽粒维生素E及其组分含量相关SSR标记可用于MAS育种中。(4)利用MCIM模型共发现11个与大豆维生素E及其组分相关的加性QTL,其中5个在CIM分析中被检测到,6个为MCIM方法新发现的QTL。3个与α-生育酚含量相关的QTL(Qα103、Qα183和Qα184)、1个与γ-生育酚含量相关的QTL(Qγ153)、1个与δ-生育酚含量相关的QTL(Qδ104)和1个与维生素E总含量相关的QTL(QTVE102)在不同环境表现出additive×environment(AE)互作效应。检测到2、3和4对上位性QTL分别与α-生育酚、γ-生育酚和δ-生育酚含量相关,其中2对与γ-生育酚含量相关的上位QTL(Qγe1和Qγe2)表现为与环境互作效应(AAE)。GE互作及上位性互作信息能为高维生素E含量大豆分子辅助育种提供理论指导。(5)使用MCIM模型共检测到12个与大豆株高、节数、分枝数、荚数、单株粒数、单株粒重和百粒重相关的QTL,其中11个QTL(7个标记区间)与大豆籽粒维生素E及其组分含量相关。这些标记区间在大豆高维生素E育种和大豆农艺性状改良研究中具有重要利用价值。
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