大豆產(chǎn)量相關(guān)性狀的遺傳分析.pdf

1、遺傳連鎖圖譜構(gòu)建和大豆產(chǎn)量及相關(guān)性狀的QTL定位是大豆基因組學(xué)研究的重要內(nèi)容.因此，大豆產(chǎn)量相關(guān)性狀QTL定位的穩(wěn)定性分析，并研究其數(shù)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(nóng)493-1(P2)雜交組合構(gòu)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(xué)試驗(yàn)掃描了正交F2群體的SSR分子標(biāo)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(yàn)站田間試驗(yàn)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(biāo)記數(shù)據(jù)和10組數(shù)量性狀家系平均數(shù)表型數(shù)據(jù)。首先采用P1、Fi、P2和F2∶3四世代聯(lián)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(biāo)記數(shù)據(jù)，采用JoinMap3.0軟件包，構(gòu)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(fù)合區(qū)間作圖、多區(qū)間

3、作圖和全基因組標(biāo)記聯(lián)合分析方法對上述5性狀進(jìn)行了QTL定位，取得的主要結(jié)果如下：
　　 1.采用P1、Fi、P2和正交（或反交）F2∶3四世代聯(lián)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(guān)性狀的遺傳規(guī)律。結(jié)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(shù)估計(jì)結(jié)果進(jìn)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(jié)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(shù)估計(jì)結(jié)果進(jìn)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(gè)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(biāo)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(biāo)記；最

5、后，利用244株F2群體的150對SSR標(biāo)記信息，應(yīng)用JoinMap3.0作圖軟件進(jìn)行連鎖分析，構(gòu)建了一張包含90個(gè)分子標(biāo)記和28個(gè)連鎖群的大豆連鎖遺傳圖譜。利用公共遺傳圖譜，將28個(gè)連鎖群與大豆染色體相對應(yīng)，分布在17條染色體上.每個(gè)連鎖群上的標(biāo)記數(shù)目在2～9個(gè)之間，連鎖群長度在6.9～114.3cM之間。連鎖圖總長度為1356.4cM，標(biāo)記間平均距離為14.9cM。相鄰標(biāo)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(gè)區(qū)間長度大于20cM。整體上，SSR標(biāo)記在本圖譜上分布相對較均勻，但同時(shí)存在10個(gè)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(biāo)記。與公共遺傳圖譜相比，各連鎖群上標(biāo)記的順序基本一致，標(biāo)記間的距離比公共圖譜大，需要進(jìn)一步加密或添加不同類型的標(biāo)記.
　　 3.用Windows QTL Cartographer V2.5

7、軟件包的復(fù)合區(qū)間作圖和多區(qū)間作圖方法以及全基因組標(biāo)記聯(lián)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(fù)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(gè)QTL（見表3-3，圖3-1），此外MIM方法檢測到9個(gè)互作（見表3-4）。其中粒長性狀用CIM方法檢測到4個(gè)QTL,MIM方法檢測

8、到6個(gè)QTL;3個(gè)QTL同時(shí)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(diǎn)，同時(shí)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(gè)QTL,MIM方法檢測到6個(gè)QTL。有4個(gè)QTL,qSW-A1，qSW-J-1,qSW-M-2,qSW-N-1，在CIM和MIM方法同時(shí)檢測到；qSW-J-1、qSW-N-1和qSW-M-2，三個(gè)位點(diǎn)同時(shí)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(gè)QTL,MIM方法檢測到4個(gè)QTL。其中在F2∶3和F2∶4群體中總共檢測到9個(gè)顯著QTL,1個(gè)上位性QTL。其中4個(gè)QTL,qST-A1-1、qST-M-1、qST-N-1和qST-O同時(shí)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(shù)的聯(lián)合分析共檢測到18個(gè)與粒形性狀相關(guān)的標(biāo)記或區(qū)間。粒長共檢測到6個(gè)QTL，其中有2

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

11、群相似或相近的位置，基因位點(diǎn)的連鎖是性狀相關(guān)的基礎(chǔ)。
　　 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(gè)和互作QTL9個(gè)(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(gè)QTL,分布在D1a染色體上；用MIM方法在F2群體中檢測到2個(gè)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(gè)QTL,qDW-J-1;MIM方法在F2群體中檢測到4個(gè)QTL,3個(gè)互作

12、，分布在D2、G、J和K等4個(gè)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(shí)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(chǎn)量相關(guān)性狀的分離分析和分子標(biāo)記QTLs定位結(jié)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(jié)果同樣也發(fā)現(xiàn)了qDW-D2-1(CIM,MIM）和qDW-l-2(MIM)貢獻(xiàn)率大于10％的位點(diǎn)；qDW-D2