多環(huán)境、多遺傳背景下大豆凝集素(SBA)含量QTL分析.pdf

1、大豆作為重要的油料和飼料作物，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。大豆凝集素(Soybeanagglutinin，SBA)是一類含量較高具有生物活性的蛋白質(zhì)，約占大豆儲藏蛋白含量的5-7％，在細胞間的識別和粘連、防御病原體入侵和共生固氮等諸多生理過程中具有重要作用。另一方面，大豆凝集素作為大豆食品和動物飼料中的主要抗營養(yǎng)因子，對食用者的健康和生長發(fā)育狀況產(chǎn)生不利影響，甚至產(chǎn)生毒害作用，嚴重影響大豆制品的食用安全性。因此，大豆凝集素等幾類抗營養(yǎng)因子

2、的含量及活性已經(jīng)成為評價豆制品和豆類飼料安全性的主要指標。大豆凝集素在加熱、種子萌發(fā)或發(fā)酵過程中受到破壞或活性降低。但過度的加工處理過程必然造成其它營養(yǎng)成分的破壞和損失，并且增加生產(chǎn)成本和能源消耗。所以，在保證大豆正常生長發(fā)育基礎上，盡量降低大豆種子凝集素含量已成為解決這一矛盾的最直接、有效的手段。
　　本研究立足于大豆優(yōu)異種質(zhì)資源的利用與創(chuàng)新，為食品和飼料加工企業(yè)提供可直接利用的低大豆凝集素(SBA)含量品種。以黑龍江省當?shù)刂髟?/p>

3、高SBA含量品種合豐45(26.25 mg/g)和低SBA含量品種太平川黑豆（野生）(1.88 mg/g)、中豆27(4.22 mg/g)、東農(nóng)48(7.50 mg/g)分別經(jīng)有性雜交衍生的重組自交系(recombinant inbred line，RIL)群體作為試驗材料。利用血凝法對三個RIL群體在三年環(huán)境條件下的SBA含量進行檢測，對三個RIL群體的主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀與SBA含量進行相關性分析，應用主基因+多基因混合遺傳模型對

4、SBA含量進行分離分析，并以SSR分子標記為基礎構(gòu)建了三張大豆遺傳圖譜，對三個RIL群體SBA含量相關QTL進行定位，確定多年多群體穩(wěn)定檢測到的QTL位點，用以輔助選育高產(chǎn)、低凝集素含量優(yōu)質(zhì)大豆新品種，加快育種進程。
　　主要研究結(jié)果如下:
　　(1)大豆凝集素(SBA)的血凝活力與SBA濃度之間存在高度線性相關（Y=2.4194X-239.19，R2=0.9609），通過比較未知樣品和標準樣品的SBA凝集活力，利用標準樣品

5、的濃度可計算出該樣品中大豆凝集素(SBA)的含量。為大豆凝集素定量檢測提供可靠方法。經(jīng)檢測該方法具有較高的精密度和準確度，且操作簡單、費用低廉，適合大規(guī)模種質(zhì)資源篩選和后代群體表型分析。
　　(2)大豆凝集素含量與主要農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀存在顯著相關性，不同RIL群體不同年份表現(xiàn)各異。綜合三群體三年分析結(jié)果，SBA含量與蛋白質(zhì)含量存在穩(wěn)定的負相關關系，與單株粒數(shù)、單株粒重存在穩(wěn)定的正相關關系。這些性狀間的相關關系對培育低SBA含量、

6、高蛋白質(zhì)含量和高產(chǎn)大豆品種具有重要的指導意義。
　　(3)三個群體大豆凝集素(SBA)含量的遺傳模型均符合2對主基因+多基因混合遺傳模型。一點三年三個群體最佳遺傳模型的主基因遺傳方式和遺傳效應均有差異。HT-RIL群體最佳模型分別為E-2-1、E-1-1和E-2-5，主基因遺傳率分別為69.37％、58.37％和62.46％，多基因遺傳率分別為24.33％、37.55％和26.63％; HD-RIL群體最佳模型分別為E-1-3、E

7、-2-2和E-2-3，主基因遺傳率分別為73.99％、55.78％和74.05％，多基因遺傳率分別為19.73％、38.54％和19.80％;HZ-RIL群體最佳模型分別為E-1-3、E-1-2和E-2-6，主基因遺傳率分別為54.73％、64.3％和49.27％，多基因遺傳率分別為32.61％、23.64％和36.04％。主基因遺傳率顯著高于多基因遺傳率，但多基因遺傳率也較大。
　　(4)利用SSR標記分別構(gòu)建了三個RIL群體的

8、分子遺傳連鎖圖譜。HT-RIL群體是以合豐45和太平川黑豆組合衍生的含有201個具有代表性株系的F7∶8 RIL群體為試驗材料。利用134個多態(tài)性SSR標記對該群體構(gòu)建了含有12個連鎖群的遺傳圖譜，SSR標記覆蓋總長為1252.9cM，平均圖距9.78cM; HD-RIL群體是以合豐45和東農(nóng)48組合衍生的含有189個具有代表性株系的F6∶7 RIL群體。利用129個多態(tài)性SSR標記對該群體構(gòu)建了含有13個連鎖群的遺傳圖譜，SSR標記覆

9、蓋總長為1296.5cM，平均圖距10.07cM;HZ-RIL群體是以合豐45和中豆27組合衍生的含有167個具有代表性株系的F7∶8 RIL群體。利用185個多態(tài)性SSR標記對該群體構(gòu)建了含有15個連鎖群的遺傳圖譜，SSR標記覆蓋總長為2054.7cM，平均圖距11.25cM。
　　(5)利用三個重組自交系群體一點（哈爾濱）多年(2011-2013)對大豆凝集素(SBA)含量進行QTL分析，共定位到16個與SBA含量相關的QTL

10、位點，分布在A1、C1、C2、D1a、D1b、K、H等7個連鎖群上，其中三個群體在A1、C1和D1b三個連鎖群上QTL位點具有重疊標記區(qū)間，分別為Sat300-Sat545、Satt139-Sat_042和Sat189-Sat537，緊密連鎖標記分別為Satt300、Satt139和Satt189，這三個位點均來自母本，有增加SBA含量的遺傳效應，其在分子標記輔助選擇中具有潛在應用價值。
　　HD-RIL群體C2連鎖群上的SbaH

11、DC2-1位點與HZ-RIL群體K連鎖群上的SbaHZK-1位點均來自2個群體的父本，3年均被檢測到2次，且加性效應值均為負值，可解釋7.56％和15.38％的表型變異，表現(xiàn)顯著減少SBA含量遺傳效應，且效應值穩(wěn)定，受環(huán)境影響小，在低SBA含量分子輔助選擇中更具應用價值。
　　(6)三群體三年共檢測到14個與SBA含量相關的加性QTL位點，其中10個位點來源子母本合豐45，加性效應以增加SBA含量為主;4個位點來源于不同父本，加性

12、效應以減少SBA含量為主。加性效應遺傳貢獻率在不同群體不同年份環(huán)境條件下差異顯著，均受環(huán)境不同程度的影響。加性-環(huán)境互作效應對SBA含量的遺傳貢獻率并不高，變異幅度為0.15％-3.33％，SBA含量遺傳效應以加性效應為主，其遺傳貢獻率變異幅度為2.19％-17.26％。
　　(7)在三群體三年的不同環(huán)境條件下，共發(fā)現(xiàn)23對SBA含量QTL上位性互作位點，其中11對親本型上位性QTL（上調(diào)SBA含量），12對重組型上位性QTL（下

13、調(diào)SBA含量），發(fā)生在A1、C1、D1b、D1a、K、H、C2等7個連鎖群之間。其中共檢測到4對穩(wěn)定性上位QTL，分別為SbaHZA1-1×SbaHZD1b-1、SbaHZC1-1×SbaHZD1b-1、SbaHDD1a-1×SbaHDA1-2和SbaHTA1-1×SbaHTC1-1，互作連鎖標記分別為Satt300-Satt545×Satt189-Satt157、Satt139-Sat_042×Satt189-Satt157、 Sat