多环境下大豆蛋白质重要SNP互作对的挖掘分析

【作者】 齐照明； 侯萌； 齐慧冬； 辛大伟； 韩雪； 蒋洪蔚； 刘春燕； 胡振帮； 朱荣胜； 陈庆山；

【机构】 College of Agriculture,Northeast Agricultural University； The Crop Research and Breeding Center of Land-Reclamation of Heilongjiang Province；

【摘要】 大豆是我国重要的粮食作物,其含丰富的植物蛋白,营养价值丰富,利于人们的身体健康。但把分子辅助育种直接用于育种实践还存在实际难度,尽管已定位的大豆蛋白质含量相关QTL数目比较多,但由于数量性状很容易受到外界环境的影响,很难发掘出多环境下的稳定位点。在大多数研究中,图谱标记较少,密度不够,定位出的QTL标记区间比较大,不能获得真实有效的位点。大豆蛋白质含量是由多基因控制的数量性状,大部分基因都是微效作用,并且各微效位点之间存在着上位性关系,我们知道微效基因之间相互作用能够显著提高蛋白含量,但目前这方面的研究还很少。以Charleston（♀）和东农594（?）及其147个F_10-21代重组自交系为试验材料,从2002年到2013年在哈尔滨、佳木斯和红兴隆共18个环境进行种植并测量其蛋白质含量,基于已构建的含有5308个标记的高密度遗传图谱,采用多因子降维方法（Multifactor dimensionality reduction,MDR）,对大豆蛋白质品质相关位点的互作关系进行分析,得到4.7GB的互作对数据结果,并筛选出18个环境中MDR运算结果（P<0.001）的互作对有310,387对,最小P值为2.56E-08。在检测18个环境下的稳定互作位点分析中,其中有16个环境检测到稳定的互作位点,2个环境下没有检测到稳定的互作位点,为2007JMS和2008HXL。在18个环境中,有2个互作对在4个环境同时被检测到,一个是Gm06连锁群的Mark452204位点和Gm08连锁群的Mark1307824位点发生互作,在2009HRB、2010JMS、2013HRB和2013JMS环境下被检测到;另一个是Gm06连锁群的Mark474655-Mark489303位点和Gm17连锁群的Mark1386049-Mark1375663位点发生互作,在2010HXL、2010JMS、2013HRB和2013JMS环境下被检测到。有44个互作对在3个环境同时被检测到,来自Gm17、Gm06、Gm03和Gm20连锁群的互作对较多,分别为30对、12对、11对和11对,这些互作对在不同的环境下稳定存在。把本研究的重要互作位点与Soybase定位出的重要位点进行比对分析。发现来自6个不同研究的9个位点可以与Soybase定位的蛋白QTL一致,分布在8个连锁群上,分别是Gm02、Gm03、Gm05、Gm06、Gm07、Gm15、Gm10和Gm20。比对分析,不仅找出蛋白含量主效的QTL,更重要的是找出主效的QTL与微效位点间的互作关系。这些研究具有重要的理论和应用价值,可以为大豆分子标记辅助选择提供有利工具,为大豆高品质育种策略的制定提供有利保证。为MAS育种奠定了坚实的理论基础并提供了有利工具。为数量性状的分子辅助育种的实践迈出了更为重要的一步。更多还原