大豆关联重组自交系群体荚数垂直分布的QTL定位

发布时间：2020-07-30 11:49

【摘要】：荚数是大豆产量的重要相关性状,因此成为重要的育种目标。为探寻新的增加大豆产量的数量性状基因座(QTL,Quantitative trait locus)以培育优质品种,本研究以不同粒数荚差异较大的大豆品种东农L13、合农60和黑河36为亲本构建分别包含134和156个株系的关联重组自交系群体RIL3613和RIL6013(RIL,Recombinant inbred lines)为试验材料进行QTL定位。在2015年哈尔滨进行试验,分别调查每个植株上、中、下三部位的一粒荚荚数、二粒荚荚数、三粒荚荚数和四粒荚荚数,经过后期数据整理共定义16个荚数衍生性状。利用简单重复序列标记(SSR,Simple Sequence Repeats)遗传图谱(RIL3613标记数量为150个,总图谱长度为2849.54cM;RIL6013标记数量为137个,总图谱长度为1886.8cM)采用完备区间作图法(ICIM:Inclusive composite interval mapping)、复合区间作图法(CIM,Composition interval mapping)与单标记法(SMA,Singles marker analysis)同时进行QTL定位取两种以上方法同时定位到的位点作为有效的荚数相关QTL。结果表明:在RIL3613中检测到21个控制荚数性状的QTL,解释了1.45-11.67%的表型变异,其中包括上部一粒荚数QTL3个,中部分一粒荚数QTL5个,下部分一粒荚数QTL2个,单株一粒荚数QTL4个,中部分二粒荚数QTL2个,下部分二粒荚数QTL2个,中部四粒荚数QTL5个,下部四粒荚数QTL4个,单株四粒荚数QTL3个。在RIL6013中检测到26个控制荚数性状的QTL,解释了0.04-7.91%的表型变异,其中包括上部一粒荚QTL7个,中部分一粒荚数QTL3个,下部分一粒荚数QTL5个,中部分二粒荚数QTL1个,单株二粒荚数QTL1个,中部三粒荚数QTL2个,下部分三粒荚数QTL3个,上部分四粒荚数QTL6个,中部分四粒荚数QTL9个,下部分四粒荚数QTL13个,单株四粒荚数QTL8个。两个群体检测到的荚数QTL中分别有14个和21个与前人发表过的QTL所在区间有重复区域,是能够稳定遗传的基因位点;在RIL3613和RIL6013群体发现了11个重叠的标记区间区域。与以上区域相关的19个QTL(qPN-C1-1,qPN-C1-2,qPN-C2-1,qPN-C2-2qPN-D1a-1,qPN-D1a-2,qPN-D1b-3,qPN-D1b-1,qPN-D1b-2,qPN-G-3,qPN-G-1,qPN-I-1,qPN-I-3,qPN-I-2,qPN-L-1,qPN-L-3,qPN-L-1,qPN-L-4,qPN-O-1,qPN-O-2)为影响荚粒数和荚数的潜力基因位点,对分子育种具有重要意义。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.1
【图文】：

频率分布,相关性状,豆荚,频率分布

图 3-1 豆荚数相关性状的频率分布Fig 3-1 Frequency distribution of pod-number-related traits3.2 SSR 连锁图谱RIL3613 群体中共有 150 个 SSR 标记被连锁到大豆的 20 条染色体上，连锁图谱覆盖基因组全长的 2816.16cM，平均图距为 21.66cM。该连锁图谱中，G 染色体上标记最多，达 12个标记，K 染色体上标记最少，仅 2 个标记；G 染色体图距最长（269.12cM），K 染色体图距最短（1.15cM）；平均图距最长的是 J 染色体（29.7425cM），最短的是 K 染色体（1.15cM）。RIL6013 群体中共有 137 个 SSR 标记被连锁到大豆的 20 条染色体上，连锁图谱覆盖基因组全长的 1888.02cM，平均图距为 16.14cM。该连锁图谱中，G 染色体上标记最多，达 11 个标记，H 染色体上标记最少，仅有 3 个标记；F 染色体图距最长（163.67cM），H 染色体图距最短（19.68cM）；平均图距最长的是 K 染色体（22.12cM），最短的是 N 染色体（7.9017cM）。（表 3-3，图 A1、A2）表 3-3 RIL3613 和 RIL6013 图谱信息Tab. 3-3 Linkage map information for RIL3613 and RIL6013Linkage groupRIL3613 RIL6013

相关性状,决定系数,等位基因,加性效应

qPN-I-2）分别在 D1b，E 和 I 中检测到。在这三个 QTL 中，来自合农 60 的等位基因表现出对 PNMA 的正向加性效应。RIL3613 中检测到控制 PNLA 的两个 QTL（qPN-M-1 和 qPN-I-3）表型变异分别为 4.65％和 2.16％，其中 qPN-M-1 和 qPN-I-3 增强 PNLA 的等位基因分别来自黑河 36 和东农 L13。在RIL6013 的 N，C1，B1，H 和 E 染色体上检测到与 PNLA 相关的 5 个 QTL（qPN-N-1，qPN-C1-2，qPN-B1-1，qPN-H-1 和 qPN-E-3）在 RIL6013 中。4 个 QTLs（qPN-N-1，qPN-C1-2，qPN-B1-1和 qPN-E-3）来自合农 60 的等位基因和 qPN-H-1 中来自东农 L13 的等位基因的增加了 PNLA。4 个 QTLs（qPN-D1b-3，qPN-C1-1，qNP-M-1 和 qNP-I-3）位于 RIL3613 的染色体 D1b，C1，M 和 I 中。 QTLqPN-D1b-3，qPN-C1-1 和 qNP-I-3 的加性效应均为阴性，表明黑河 36携带的等位基因可以提高 TPA。QTLqPN-M-1 的加性效应为正值，表明东农 L13 携带的等位基因可以提高 TPA。

相关性状,决定系数,等位基因,表型变异

图 3-3 二粒荚相关性状 QTL 贡献率及决定系数Fig. 3-3 PVE and R2 QTL for number of two-seed pod.3.3.3 三粒荚荚数 QTL两个 QTL（qPN-D1b-2 和 qPN-L-4）解释了 RIL6013 中 PNMC 表型变异的 7.91％和 11％，并且提供正相加作用的等位基因分别来自合农 60 和东农 L13。在 RIL6013 中检测到的 3 个PNLC QTL（qPN-B1-1，qPN-J-1 和 qPN-L-3）以及这三个可能增加 PNLC 的 QTL 的等位基因均来自合农 60。在 RIL6013 中检测到一个 TPC QTL（qPN-G-2），并解释了表型变异的 13％（R2）。这个 QTL 的负向加性效应表明合农 60 等位基因对这个 QTL 增加了 TPC。图 3-4 三粒荚相关性状 QTL 贡献率及决定系数Fig. 3-4 PVE and R2 QTL for number of three-seed pod.

【参考文献】