大豆产量相关性状QTL的关联分析及单倍型鉴定

【作者】 郝德荣； 程浩； 王慧； 张丹； 喻德跃；

【机构】 南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/作物遗传与种质创新国家重点实验室；

【摘要】 为了发掘大豆基因组中控制大豆产量相关性状的功能基因/QTL,本研究在大豆产量性状一致性QTL候选区域内利用SSR等标记进一步对产量性状QTL进行了关联定位,并对大豆产量、产量组分及光合相关性状进行了基于SNPs及单倍型的全基因组关联分析。在此基础上,结合大豆基因组序列信息,利用生物信息学方法筛选与大豆产量相关的候选基因,通过候选基因关联分析策略验证其功能、鉴定出优异单倍型,为大豆高产分子育种提供有效的依据。1.利用关联分析方法在大豆产量性状QTL候选区域内对大豆产量性状QTL进行了关联定位。结果表明,产量相关性状在196份栽培豆组成的自然群体内存在广泛的表型变异;除了百粒重与花期、株高间相关不显著外,其余性状间均存在极显著相关;染色体6、7、19上共线性或非共线性位点组合均存在一定程度的LD,并且LD衰减速率较快;基于MLM模型,在5个环境中共检测到40个标记位点与产量相关性状显著关联,其中有26个标记位点在所有环境中均能被稳定检测到,7个标记位点在所有环境中同时与2个或2个以上产量性状共关联;稳定关联的标记位点等位变异数目差异较大,而且不同等位变异对表型的效应差异也较显著,在高产育种中可利用不同位点的优异等位变异进行优良性状聚合育种。位于染色体7上的Satt150在5个环境中均被稳定检测到与产量及其他相关性状存在显著关联,并且与国内外多次报道的主效QTL位点一致。为下一步进行产量相关候选基因的筛选和功能标记辅助育种奠定了基础。2.为了进一步发掘大豆基因组内与产量及产量组分存在关联的功能区域,本研究以191份栽培豆为研究群体,通过2年5环境试验,利用1536个SNPs和209个单倍型,对大豆产量及产量组分进行了全基因组关联分析。研究结果表明,191份栽培豆组成的自然群体内存在广泛的表型变异和遗传多样性;利用1142个SNPs(最小等位基因频率大于10%)将该群体聚为两个亚群,个体间不存在或仅存在较弱的亲缘关系,群体内位点间LD衰减距离大约为500kb。全基因组关联分析共检测到19个SNPs和5个单倍型在3个或3个以上环境中与单株荚数、单株粒数、百粒重和产量存在显著关联,部分显著关联的位点位于前人利用连锁分析检测到的QTL内或与其紧密相邻。在显著关联的位点中,检测到9个标记位点与2个以上不同的产量性状同时关联;稳定检测到4个SNPs和1个单倍型位点在所有环境中均与百粒重存在显著关联,并且各位点等位变异所对应的百粒重均值差异极显著。这些位点均有助于更好地揭示大豆产量及产量组分的遗传机制,为通过分子育种技术改良大豆产量奠定了基础。更多还原