大豆产量性状QTL定位及GmELF4b基因的功能验证

发布时间：2020-04-30 19:37

【摘要】：本论文通过亲本基因组重测序和后代个体简化基因组测序技术开发高密度分子标记用于两个大豆重组自交系(RIL)群体产量相关农艺性状的QTL定位,验证了与前人研究的一致性,并对定位区间内的变异信息进行分析,为下一步精细定位相关基因位点做准备;获得了大豆生物钟基因ELF4b的敲除突变体植株,初步解析了它对大豆开花时间和叶片衰老的影响。本研究中构建的两个RIL群体,分别为E1背景和e1-as背景,通过定位发现,生育期性状QTL与许多产量性状共定位在相同的区间,证明生育期性状可能是影响产量的重要因素。一因多效,同一位点控制不同的性状,或者是控制不同性状的位点共定位在相同的区间,需进一步验证。SE群体为E1背景,选用两种QTL分析方法在不同环境下均能稳定检测到3个影响生育期性状的QTL位点,分别位于6号、11号和16号染色体。其中位于6号染色体上的是影响三个生育期性状的主效QTL,与E1紧密连锁,与大家已经公认的E7位点相重叠。另外,分枝数、荚数和粒数等产量性状的QTL也定位在6号染色体的相同区间。11号染色体上的QTL主要在开花后期和成熟期性状中检测到,主要控制开花后期大豆的生长发育过程,16号染色体上的QTL位点在开花期性状和成熟期性状中检测到,推测它有可能主要在开花前期发挥调控功能。控制百粒重的QTL区间定位在19号染色体峰值所对应的标记位置在控制大豆结荚习性的Dt1位点附近,且亲本间Dt1位点具有多态性,证明Dt1可能调控大豆种子发育,影响百粒重。DW群体为e1-as背景,选用两种QTL分析方法,在不同环境下均能稳定检测到一个主效QTL,位于4号染色体上,该区间包含已报道的E8位点,另外该位点也在百粒重性状中检测到。DW群体在6号染色体上同样检测到控制分枝数的QTL位点,通过分子标记的物理位置来看,两个群体的分枝性状QTL区间相重叠,而DW群体并没有在该区间检测到控制生育期的QTL,推测两个群体中控制分枝的候选基因有可能不同;也有可能相同,但与生育期位点无关。将大豆ELF4b基因敲除后,长日照人工气候室种植条件下突变体材料早开花5天左右,FT2a、FT5a在突变体材料中上调表达。分析Harosoy背景的,E1、E2、E3和E4近等基因系材料中ELF4a、ELF4b的表达,发现E1抑制ELF4a、ELF4b的表达,E2对ELF4a、ELF4b的表达没有显著影响,E3、E4促进ELF4a、ELF4b的表达。大豆ELF4b突变体材料叶片表现出早衰表型,转录组测序发现,位于MAPK信号转导途径中,与植物抗衰老和抗病相关的基因PR1表达量明显上调。通过酵母c DNA文库的筛选发现,ELF4a、ELF4b蛋白可以与一些转录因子互作,调控大豆的生长发育。
【图文】：

大豆产量性状 QTL 定位及 GmELF4b 基因的功能验证部分的性状，如产量、品质性状、株高、开花期、状位点 (Quantitative Trait Loci, QTL) 所控制，其表状不仅是一种多基因遗传模式，还存在主基因模式 et al., 1974; 王健康, 1995)。基因组的研究，加速了人们对控制数量性状的基因联分析是研究数量性状的两种分析方法，连锁分析(QTL mapping)，根据减数分裂时同源染色单体之间着基因间的距离增大而增大，，重组率可表示 cM) 表示 (Haldane, 1911; Kosainbi, 1944)，利用统

大豆产量性状 QTL 定位及 GmELF4b 基因的功能验证更丰富的基因资源。测序技术的发展，推动了生命科学研究的进程。目前的测序技术已经能生物体内基因组、转录组和表达谱的遗传信息，来解释生物体的复杂性基因组关联分析法 (GWAS, Genome-wide association study)，简化基因LAF-seq, Specific-Locus Amplified Fragment Sequencing), 集群分离分析因池法 (BSA, Bulked segregant analysis) (图 1.2) 以及将 BSA 与转录组法 (BSR-seq，Bulked segregant RNA-Seq) 等，基于高通量测序的分析方制不同性状的基因定位研究中, 包括大豆、水稻、小麦等不同作物中株、产量等农艺性状 (Zhou et al., 2015; Arun et al., 2015; Cao et al., 2017; Ta013)。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.1


本文编号：2646111