野生大豆染色體片段代換系群體中斜紋夜蛾抗性、葉片茸毛密度相關(guān)QTL-片段的定位及茸毛發(fā)育相關(guān)基因GmTTG1的克隆.pdf

1、大豆(Glycine max(L.) Merr.)，起源于我國(guó)，是當(dāng)今世界最重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，富含植物油脂和植物蛋白，與人類的生活息息相關(guān)。斜紋夜蛾(Spodoptera litura Fabricius)是我國(guó)主要的大豆害蟲(chóng)之一，近年來(lái)爆發(fā)頻率和為害面積呈不斷上升的趨勢(shì)。因此培育抗斜紋夜蛾的大豆新品種已成為當(dāng)務(wù)之急。研究表明，作物茸毛的不同性狀，如直立程度、密度、長(zhǎng)度、顏色等與其對(duì)某些害蟲(chóng)的抗性存在密切關(guān)系。以茸毛性狀作為指示性狀來(lái)

2、指導(dǎo)抗蟲(chóng)性資源的篩選和育種已得到了廣泛地應(yīng)用。
　　本研究以野生大豆染色體片段代換系群體SojaCSSLP1為材料，分別定位與斜紋夜蛾抗性以及葉片茸毛密度、長(zhǎng)度相關(guān)的QTL/片段，并分析大豆對(duì)斜紋夜蛾的抗性與葉片茸毛密度、長(zhǎng)度之間的相關(guān)性。同時(shí)本研究還以栽培大豆南農(nóng)1138-2為材料克隆了控制茸毛發(fā)育的關(guān)鍵基因GmTTG1，進(jìn)而構(gòu)建植物過(guò)表達(dá)載體，并進(jìn)行相應(yīng)的生物信息學(xué)分析。主要結(jié)果如下:
　　(1)本研究以野生大豆染色體片

3、段代換系群體SojaCSSLP1為材料，采用室內(nèi)飼喂斜紋夜蛾幼蟲(chóng)的方法，分別以幼蟲(chóng)重(LW)和蛹重(PW)為抗生性鑒定指標(biāo)，定位與斜紋夜蛾抗性相關(guān)的QTL/片段。以幼蟲(chóng)重為指標(biāo)，檢測(cè)到3個(gè)與斜紋夜蛾抗性相關(guān)的野生片段，它們分別是Sat351、Satt126和Sat105，對(duì)應(yīng)的加性QTL/片段分別為qLW-2-1、qLW-14-1和qLW-20-1，貢獻(xiàn)率(PVE)分別為8.7％、7.4％和4.8％，來(lái)自于野生大豆的片段全部表現(xiàn)為減效（

4、抗蟲(chóng)）作用。同時(shí)，本研究還定位到10對(duì)上位性QTL/片段，貢獻(xiàn)率為8.2％-15.7％，其中有5對(duì)表現(xiàn)為增效（感蟲(chóng)）作用，它們分別是(Sat_351，Sat_356)、(Sat_351,Sat_336)、(Sat_351,Satt160)、(Satt414,Sat_105)和(Satt135,Sat_105);另外5對(duì)表現(xiàn)為減效（抗蟲(chóng)）作用，它們分別是(Sat_351，Satt168)、(Sat_351，Sat066)、(Sat_351

5、，Satt063)、(Sat_351，Sat_424)和(Sat_351，Satt135)。上述定位結(jié)果共涉及12個(gè)位點(diǎn)，通過(guò)對(duì)親本和差異家系在上述位點(diǎn)的基因型進(jìn)行分析，初步判斷SojaCSSLP1群體所表現(xiàn)的感蟲(chóng)性是在加性效應(yīng)和上位性效應(yīng)的共同作用下，通過(guò)不同效應(yīng)的綜合累加造成的。以蛹重為指標(biāo)檢測(cè)到1個(gè)與大豆對(duì)斜紋夜蛾抗性相關(guān)的野生片段Satt491，對(duì)應(yīng)的加性QTL/片段為qPW-15-1，貢獻(xiàn)率(PVE)為4.2％,該野生片段表現(xiàn)

6、為減效（抗蟲(chóng)）作用。由此可見(jiàn)，室內(nèi)條件下，野生大豆對(duì)斜紋夜蛾的抗性是一個(gè)復(fù)雜遺傳的性狀。
　　(2)本研究以染色體片段代換系群體SojaCSSLP1為材料，檢測(cè)到5個(gè)與大豆葉片茸毛密度相關(guān)的野生片段，它們分別是Sct_195、GMABAB、Sct_190、Sat_411和Satt434，對(duì)應(yīng)的加性QTL/片段分別為qPD-3-1、qPD-3-2、qPD-9-1、qPD-11-1和qPD-12-1，貢獻(xiàn)率(PVE)分別為2.6％、6

7、.2％、4.4％、4.8％和3.4％，且來(lái)自野生大豆的片段全部表現(xiàn)為增加葉片茸毛密度的正效應(yīng);本試驗(yàn)未檢測(cè)到與大豆葉片茸毛長(zhǎng)度相關(guān)的QTL/片段。同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果顯示大豆葉片茸毛密度、長(zhǎng)度與大豆對(duì)斜紋夜蛾的抗生性并不相關(guān)。因此，對(duì)SojaCSSLP1群體來(lái)說(shuō)，葉片茸毛密度和長(zhǎng)度不能作為篩選抗斜紋夜蛾家系和標(biāo)記輔助育種的指示性狀。
　　(3)本研究通過(guò)對(duì)NCBI的檢索獲得了擬南芥AtTTG1的氨基酸序列，然后以AtTTG1的氨基酸序列

8、為參考在Phytozome數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)大豆的全基因組進(jìn)行BLASTP，獲得了四個(gè)高度同源的GmTTG1基因，并分別命名為GmTTG1a、GmTTG1b、GmTTG1c、GmTTG1d，分別位于四條不同的染色體上。之后以大豆品種南農(nóng)1138-2為材料，通過(guò)同源克隆獲得了大豆GmTTG1a的cDNA全長(zhǎng)基因，并利用Gateway技術(shù)構(gòu)建了植物過(guò)表達(dá)載體pMDC83-GmTTG1。利用生物信息學(xué)方法對(duì)GmTTG1的基因結(jié)構(gòu)、同源性和系統(tǒng)進(jìn)化以及

9、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析。結(jié)果顯示大豆GmTTG1與擬南芥AtTTG1的基因結(jié)構(gòu)類似;蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)分析顯示四個(gè)大豆GmTTG1蛋白的理化性質(zhì)相似，均為親水性蛋白，不存在跨膜結(jié)構(gòu)域和信號(hào)肽，不屬于分泌蛋白，含有豐富的磷酸化位點(diǎn)，最有可能定位于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，只含有極少量的卷曲螺旋結(jié)構(gòu)，二級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)十分相似。生物信息學(xué)的分析結(jié)果還顯示大豆GmTTG1基因出現(xiàn)了兩個(gè)分支，其中GmTTG1a和GmTTG1b比較接近，而GmTTG1c和GmTT