冀北坝上大豆品种引进筛选鉴定及全基因组选择技术体系建立

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大豆[Glycine max(L.)Merr.]是世界范围内重要的植物蛋白和食用油的来源。中国大豆产能严重不足,对外依存度超过85%。河北坝上地区海拔1500-2100米、大豆生长季节日均气温较相邻坝下地区低5.2℃,曾经是生态条件脆弱的国家级贫困区,在该地区发展大豆生产,生态、经济、社会潜在效益显著。但该地区大豆育种尚属空白,缺乏适宜当地品种选育的种质资源。本研究首先在坝上地区引进适宜种植的种质资源,构建260份大豆种质资源组成的坝上大豆育种亲本圃。通过全基因组关联分析(GWAS)寻找控制大豆开花期、成熟期、产量相关性状、品质相关性状和耐冷相关性状的SNP位点,并进行全基因组选择(GS)预测和GS策略优化。主要结果如下:1.通过两年在两个地方进行对大豆种质资源的筛选,筛选获得能够在坝上地区正常成熟的材料260份,作为坝上种质资源圃。明确供试群体所有性状的遗传变异和相关性。供试群体遗传变异丰富,性状之间存在显著或极显著相关。2.通过全基因组关联分析,挖掘到6个与单株粒数、单株粒重和单株有效荚数相关的强关联位点,分别是 Gm_03_7018964_T_C、Gm_03_8003327_T_C、Gm_03_14734445_T_C、Gm_03_21747114_T_C、Gm_03_21864997_G_A 和Gm_03_21997662_C_A。挖掘到3个与发芽势和发芽指数相关的强关联位点,分别是Gm_02_34200787_G_A、Gm_02_37046974_T_G 和 Gm_02_38093910_T_C。通过遗传效应分析,明确了上述强关联位点的优异等位变异类型。3.对蛋白质含量和油分含量的GS选择策略进行探讨。结果表明,训练群体大小、训练群体与预测群体之间表型和基因型相似程度、标记的数量和性状关联程度均对全基因组选择效果产生显著影响。当训练群体大小为100时,对蛋白质含量和油分含量的预测准确度分别为0.60和0.79,预测准确度随着训练群体大小的增大而提高。同时,表型值相近或与预测群体亲缘关系较近的训练群体具有较好的预测准确度。当选择标记和性状的关联程度LOD>1时,定位到3000个左右的显著性标记位点,利用这些标记进行GS时,预测准确度最高。这些结果将有助于提高全基因组选择的效率,并指导GS的应用。
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