大豆產量相關性狀的遺傳分析.pdf

1、遺傳連鎖圖譜構建和大豆產量及相關性狀的QTL定位是大豆基因組學研究的重要內容.因此，大豆產量相關性狀QTL定位的穩(wěn)定性分析，并研究其數量遺傳特征，是十分必要的。本研究以大豆溧水中子黃豆(P1)×南農493-1(P2)雜交組合構建的244株正交F2群體、300株反交F2群體及其衍生的正反交F2∶3和F2∶4家系群體為材料，通過分子生物學試驗掃描了正交F2群體的SSR分子標記多態(tài)性，通過正反交F2群體衍生的F2∶3（2007年）和F2∶4（

2、2008年）群體江浦試驗站田間試驗考查了單株鮮重、單株干重、粒長、粒寬和粒厚的表型觀測值，共獲得一組分子標記數據和10組數量性狀家系平均數表型數據。首先采用P1、Fi、P2和F2∶3四世代聯合的主基因+多基因混合遺傳分析方法初步分析了這5性狀的遺傳規(guī)律；然后利用F2群體的分子標記數據，采用JoinMap3.0軟件包，構建了大豆遺傳連鎖圖譜；最后使用Windows QTLCartographer V2.5等軟件包，采用復合區(qū)間作圖、多區(qū)間

3、作圖和全基因組標記聯合分析方法對上述5性狀進行了QTL定位，取得的主要結果如下：
　　 1.采用P1、Fi、P2和正交（或反交）F2∶3四世代聯合的主基因+多基因混合遺傳分析方法，分析了大豆粒形相關性狀的遺傳規(guī)律。結果表明：粒長符合一對加性－顯性主基因+加性－顯性－上位性混合遺傳模型(D_0)，粒寬和粒厚符合多基因遺傳模型(C0)；一階與二階遺傳參數估計結果進一步揭示：粒長主要受主基因+多基因共同控制，粒寬和粒厚主要受多基因控制

4、。通過正交F2和F2∶3單世代單株干重與鮮重的分離分析，結果表明鮮重，干重均符合2對加性－顯性－上位性主基因模型(B-1)，一階與二階遺傳參數估計結果進一步揭示：單株鮮重和單株干重主要受主基因控制.
　　 2.首先利用972對SSR引物掃描了兩個親本間的多態(tài)性，獲得了273對在親本間具有多態(tài)性的分子標記；然后，利用273對SSR引物掃描正交F2群體的244株間的多態(tài)性，獲得了150對在F2群體單株間具有多態(tài)性的SSR分子標記；最

5、后，利用244株F2群體的150對SSR標記信息，應用JoinMap3.0作圖軟件進行連鎖分析，構建了一張包含90個分子標記和28個連鎖群的大豆連鎖遺傳圖譜。利用公共遺傳圖譜，將28個連鎖群與大豆染色體相對應，分布在17條染色體上.每個連鎖群上的標記數目在2～9個之間，連鎖群長度在6.9～114.3cM之間。連鎖圖總長度為1356.4cM，標記間平均距離為14.9cM。相鄰標記間平均間距最大的連鎖群為I-b，為51.25cM;最小平均間

6、距的連鎖群為L，為6.87cM;有29個區(qū)間長度大于20cM。整體上，SSR標記在本圖譜上分布相對較均勻，但同時存在10個大的間隙，其中A1、C2、D1a、D2、 E、I、J、M和N連鎖群被分成2段，并且缺少公共圖譜B1、B2、C1連鎖群上的標記。與公共遺傳圖譜相比，各連鎖群上標記的順序基本一致，標記間的距離比公共圖譜大，需要進一步加密或添加不同類型的標記.
　　 3.用Windows QTL Cartographer V2.5

7、軟件包的復合區(qū)間作圖和多區(qū)間作圖方法以及全基因組標記聯合分析的懲罰最大似然方法，檢測了正交F2和F2：3及F2∶3和F2∶4家系群體的單株鮮重、單株干重、粒長、粒寬和粒厚的QTL。
　　 3.1采用復合區(qū)間作圖(CIM)和多區(qū)間作圖（MIM）方法，針對F2∶3和F2∶4家系群體粒形性狀共檢測到21個QTL（見表3-3，圖3-1），此外MIM方法檢測到9個互作（見表3-4）。其中粒長性狀用CIM方法檢測到4個QTL,MIM方法檢測

8、到6個QTL;3個QTL同時被CIM和MIM檢測到，qSL-O-2、qSL-O-1和qSL-D2-1;qSL-D2-1和qSL-O-2位點，同時在F2∶3和F2：4群體中檢測到。粒寬性狀用CIM方法檢測到6個QTL,MIM方法檢測到6個QTL。有4個QTL,qSW-A1，qSW-J-1,qSW-M-2,qSW-N-1，在CIM和MIM方法同時檢測到；qSW-J-1、qSW-N-1和qSW-M-2，三個位點同時在F2∶3和F2：4群體中檢

9、測到。粒厚性狀用CIM方法檢測到4個QTL,MIM方法檢測到4個QTL。其中在F2∶3和F2∶4群體中總共檢測到9個顯著QTL,1個上位性QTL。其中4個QTL,qST-A1-1、qST-M-1、qST-N-1和qST-O同時在CIM和MIM方法中檢測到；qST-A1-1在F2∶3和F2：4群體中檢測到。
　　 3.2F2∶3和F2∶4家系平均數的聯合分析共檢測到18個與粒形性狀相關的標記或區(qū)間。粒長共檢測到6個QTL，其中有2

10、個QTL同CIM和MIM方法檢測結果一致，1個環(huán)境效應和1個環(huán)境互作通過MJA方法檢測出來。環(huán)境效應很大，環(huán)境互作的貢獻率很小，上位性QTL在兩個群體中表現不一致；粒寬共檢測到7個QTL，有3個同CIM和MIM方法檢測結果一致；粒厚共檢測到5個QTL，有3個同CIM和MIM方法檢測結果一致。
　　 通過以上粒形QTLs定位結果呈簇分布和表型性狀成顯著或極顯著相關，表明功能相似的性狀或相互關聯的性狀，其QTL位點常常分布于相同連鎖

11、群相似或相近的位置，基因位點的連鎖是性狀相關的基礎。
　　 3.3在F2和F2∶3家系群體中，定位出鮮重和干重的主效QTL共27個和互作QTL9個(表4-7，圖4-1，表4-8）。其中，鮮重用CIM方法在F2群體中檢測到1個QTL,分布在D1a染色體上；用MIM方法在F2群體中檢測到2個QTL，分布在D1a和K染色體上；干重用CIM方法在F2群體中檢測到一個QTL,qDW-J-1;MIM方法在F2群體中檢測到4個QTL,3個互作

12、，分布在D2、G、J和K等4個染色體上。
　　 以上檢測到的QTL主要分布在A1、C2、D1a、D1b、D2、J、M、N和O等染色體上，同時也可看出QTL互作是大豆重要性狀的重要遺傳組分之一.
　　 4.產量相關性狀的分離分析和分子標記QTLs定位結果具有相對一致性.分離分析表明干重為2對主基因控制，QTL定位結果同樣也發(fā)現了qDW-D2-1(CIM,MIM）和qDW-l-2(MIM)貢獻率大于10％的位點；qDW-D2