大豆种质遗传多样性及表型性状关联位点发掘与优异位点序列分析

【摘要】本研究对151份大豆种质资源进行了2年的农艺、产量、品质鉴定,并采用SCoT、CDDP、ISSR分子标记对参试大豆种质进行多态性扩增,分析品种间、不同地理来源群体间的遗传关系、群体结构,进一步开展分子标记与农艺、产量、品质QTL的关联分析,以期找到与性状显著关联的标记位点,并对其优异位点测序分析。主要研究结果如下：1.参试大豆品种各性状具有丰富的遗传变异,且数据接近正态分布,可以用于后续关联分析；单位面积产量与单株有效荚数、百粒重、生育期等多个性状呈显著正相关,而百粒重越大,单株荚数、粒数反而越小,这就要求品种选育时,不能过多考虑百粒重的大小,应注重单株荚数、粒数的选择；脂肪含量与蛋白含量呈显著负相关。2.本研究建立了大豆最佳SCoT-PCR体系：Mg2+浓度2.0mmol·L-1、dNTPs浓度为0.2mmol·L-1、Taq聚合酶用量为1.5U、DNA模板用量30ng、引物浓度为0.250umol·L-1;从82条引物中筛选出41条多态性引物,共扩增出182个多态性条带,引物PIC平均为0.656,能很好的反映参试品种的遗传多样性；基于遗传距离与基于模型聚类分析的结果基本吻合,都将参试品种分为3大类群,且国外与国内品种遗传基础差异较大,而与野生大豆改良种质遗传距离较近；地方品种与育成品种明显分开；黑龙江、内蒙古、吉林品种遗传距离较近,种质资源交流频繁；具有相同亲本、血缘相似的品种遗传关系较近。3.本研究建立了大豆最佳CDDP-PCR体系：Mg2+浓度2.0mmol·L-1、Taq聚合酶用量1.5U、引物浓度0.375μmol·L-1、dNTPs浓度0.3mmol·L-1、DNA模板用量40ng；从21条引物中筛选出17条多态性引物,共扩增出82个多态性条带,引物PIC平均为0.644,能较好地反映参试大豆品种的遗传多样性；参试品种被分为3大类群,其中,黑龙江品种与内蒙古、吉林品种遗传距离较近；地方品种大多聚在一起；育种单位相同的品种聚在一起；基于遗传距离与基于模型聚类分析均与地理分布存在相关性,且聚类、分群结果大体一致。4.本研究从100条ISSR引物中筛选出37条多态性引物,扩增出150个多态性条带,引物PIC平均为0.546,基本能反映参试大豆品种的遗传多样性,但明显低于SCoT、CDDP标记；参试品种可分为3大类群；部分国内外品种遗传差异较大,其余国外品种与国内地方品种遗传距离较近；具有共同血缘、中晚熟品种大多聚在一起；基于模型的群体结构分析发现,参试品种的血缘相对简单,与基于遗传距离聚类结果一致性较好。5.3种标记检测多态性位点的能力、遗传多样性参数方面,依次为CDDP>SCoT>ISSR,且3种标记方法两两相关,在检测大豆种质遗传多样性上都是有效、可靠的,且SCoT.CDDP较ISSR更具优势；整合3种标记聚类结果得出,国外品种可用来拓宽国内大豆遗传基础；黑龙江、内蒙古、吉林品种亲缘关系较近：地方品种大多聚为一类；具有共同祖先亲本、系谱来源相近的品种遗传距离较近。基于模型亚群分层发现该群体具有3类血缘,且国内外品种血缘差异较大；大豆亚群分布与地理来源有一定的相关性；本研究中,无论是单个标记还是整合3种标记的基于模型的类群划分结果与基于遗传距离聚类结果吻合度较高。6.本研究233个位点共产生27028种位点组合间存在着不同程度的连锁不平衡(LD)；利用TASSEL软件的一般线性模型(Generallinearmodel,GLM)和混合线性模型(Mixedlinearmodel,MLM)程序对3种标记共233个多态性位点与151份大豆种质两年表型性状分别进行关联分析,发现41个位点共检测到141次与14个性状显著关联(P<0.005)；2年重复出现的关联位点有22个,累计被检测32次；2种模型重复出现的关联位点有21个,累计被检测32次,且MLM检测的关联位点较GLM明显减少。7.本研究检测到与底荚高度、有效分枝数、株高、主茎节数等4个植株形态性状的表型变异关联的位点分别为9、5、6、2,累计检测37次；与开花期、生育期性状关联的位点分别为7、5个,被检测30次；与单株有效荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重、单荚粒数、小区产量等产量相关性状关联的位点分别为6、8、5、5、4、6个,累计检测54次；与大豆脂肪含量、蛋白含量关联的位点分别为5、4个,累计检测20次；上述检测到的关联位点表型变异解释率为0.0483-0.1622。8.本研究对与性状显著关联的SGoT位点进行了克隆、测序。序列分析、比对得出,SC06-2全长862bp,与小核核糖核蛋白SmD2-like高度相似；SC21-1全长437bp,与UDP-糖基转移酶89A2-like亚基高度相似；SC21-6全长243bp,与生长素应答蛋白IAA11高度相似；SC28-3全长392bp,与GDP-L-半乳糖磷酸化酶高度相似；SC60-2全长900bp,与抗病蛋白At4g27190高度相似；SC7I-2全长703bp,与E3泛素蛋白连接酶CIP8高度相似；SC82-1全长900bp,与胞外分泌复合体成员Exo70B1高度相似。其它10条序列与大豆基因组序列高度相似,但功能未知。
【作者】李强；
【导师】高聚林；
【作者基本信息】内蒙古农业大学，作物栽培学与耕作学，2014，博士
【关键词】大豆；表型性状；SCoT；CDDP；ISSR；遗传多样性；关联分析；序列分析；

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