大豆耐旱性评价及耐旱相关基因挖掘

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Sophie_LGH
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大豆[Glycine max(L.)Merri]是我国主要的植物蛋白和食用油脂来源,在农业生产中占据重要的地位。大豆是水分敏感作物,易受干旱影响而降低产量,筛选大豆耐旱优异种质及发掘耐旱基因具有重要的理论和实际价值。本研究对410份大豆种质进行萌发期耐旱性鉴定,并对其中247份微核心种质进行成熟期耐旱性鉴定,鉴定出不同时期耐旱种质;结合SNP数据进行关联分析,挖掘出75个耐旱相关SNP。本研究结果可为大豆耐旱基因发掘及新品种培育提供耐旱材料及标记信息。主要研究结果如下:1.利用表型鉴定筛选出萌发期和成熟期耐旱性优异种质共10份。利用PEG6000模似干旱法对包括微核心种质在内的410份大豆种质进行萌发期耐旱性鉴定,结果表明干旱胁迫下种子发芽率、发芽势、萌发指数和发芽指数均较对照显著降低,且种质间存在极显著差异;相对发芽率、相对发芽势、萌发耐旱指数、萌发胁迫指数和平均隶属函数值5个耐旱相关性状间呈极显著相关;采用平均隶属函数值对萌发期耐旱性进行综合评价,将410份大豆种质分为6个等级,其中1级高耐材料3份,包括Tokachi nagaha(WDD01252)、Mercury(WDD01991)、细黄豆-9(ZDD14911);2级较耐材料14份,包括GR8836(WDD01594)、沭阳春黑豆丙(ZDD03842)、彭山黄壳子-3(ZDD21030)等。对247份种质分别在2017-2018、2018-2019年度在海南三亚崖州进行田间成熟期耐旱性鉴定,干旱胁迫处理下单株粒重、单株荚数、株高均较正常灌水处理显著下降,同一性状不同种质间差异极显著;耐旱系数和加权耐旱系数间呈极显著正相关,且两者变异系数均较大。利用极值差异法筛选出高产且耐旱种质7份,包括黑河1号(ZDD00041)、大白皮(ZDD02866)、大粒黄(ZDD06363)、样田小黄豆(ZDD08190)、赤城绿黄豆(ZDD08238)、十月黄(ZDD12400)和什邡螺丝豆(ZDD12836)。2.利用全基因组关联分析鉴定出控制萌发期和成熟期耐旱性SNP标记75个。利用均匀分布在20条染色体上的158327个SNP标记,采用TASSEL中混合线性模型(PCA+K),对萌发期及成熟期耐旱相关性状进行全基因组关联分析。共定位到萌发期耐旱性显著关联位点26个,其中相对发芽率8个、相对发芽势8个、萌发耐旱指数22个、萌发胁迫指数5个及平均隶属函数值8个,分布于10条大豆染色体,表型变异解释率为5.199.66%。Gm2034956219和Gm2034956219等9个SNP位点与两个或两个以上性状相关联;有9个SNP位于或邻近前人已报道耐旱QTL,新定位与萌发期相关的显著性SNP位点5个,发掘可能控制萌发期耐旱性基因41个。定位到成熟期耐旱性显著位点49个,其中产量23个、耐旱系数15个、加权耐旱系数13,分布于大豆18条染色体,表型变异解释率为7.0847.23%。Gm0110000937和Gm0131287639等10个SNP位点与两个指标相关联;有10个位点附近存在耐旱性相关QTL位点,发掘与产量及成熟期耐旱性相关基因86个。
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