不同生育期組大豆品種E1-E4基因自然變異挖掘及基因效應(yīng)分析.pdf

1、大豆是世界上重要的經(jīng)濟作物與糧食作物，其產(chǎn)量、品質(zhì)與生育期性狀密切相關(guān)。大豆品種在生育期性狀方面存在豐富的遺傳多樣性。在科研和生產(chǎn)實踐中研究人員根據(jù)北美栽培大豆品種對不同緯度地區(qū)適應(yīng)性的區(qū)別提出了生育期組(Maturity Group，MG)劃分標準，這種以生育期性狀為標準的分類方法，較好地區(qū)分了大豆品種的光溫適應(yīng)性差異，逐漸成為國際通用的標準。生育期性狀受主基因和微效多基因控制。經(jīng)典遺傳學研究發(fā)現(xiàn)了一系列與大豆生育期性狀相關(guān)的主基因，

2、習慣稱之為E系列基因，其中以E1-E4基因的效應(yīng)最為顯著。本研究從不同生育期組大豆品種中均勻選取了126份大豆品種作為材料，于北京進行盆栽種植并調(diào)查出苗期(VE)、初花期(R1)、初熟期(R7)、完熟期(R8)等生育期相關(guān)性狀。從新鮮葉片中提取基因組DNA，克隆并測序了E1E4基因，進行序列多態(tài)性以及單倍型分析，同時結(jié)合表型數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析，以期了解不同生育期組大豆品種E1-E4基因的自然變異及其分布規(guī)律。
　　根據(jù)前人研究結(jié)果以

3、及測序結(jié)果中自然變異對氨基酸序列的影響，本研究中各基因分別鑒定出如下幾種基因型E1:E1、e1-as、e1-fs、e1-nl; E2: E2-in、E2-dl、e2-ns;E3: E3-Ha、E3-Mi、e3-tr、e3-fs、e3-ns;E4:E4、e4-SORE-1、e4-kes、e4-new。其中，e4-new為新發(fā)現(xiàn)的變異類型，暫定名為e4-new，在E4基因的第三個外顯子中存在一處堿基缺失導(dǎo)致移碼突變造成了基因功能的缺失。測序

4、結(jié)果表明E1-E4基因均較為保守，編碼區(qū)變異位點稀少，暗示E1-E4承受較大的自然選擇壓力。結(jié)合生育期組信息的分析發(fā)現(xiàn)E1-E4基因的各基因型有明顯的分布邊界，且隨生育期組逐漸升高基因型逐漸由隱性過渡為顯性，呈現(xiàn)明顯的帶狀分布規(guī)律，表明基因型同生育期組間存在關(guān)聯(lián)，由基因型的不同組合引起了生育期組的連續(xù)變化。
　　通過對表型數(shù)據(jù)的聚類分析將全生育期組品種劃分為3類，3類品種分別為:
　　(1)各生育階段日數(shù)縮短，光溫反應(yīng)不敏感

5、、適合高緯度地區(qū)種植的早熟品種
　　(2)生育期相關(guān)性狀較為穩(wěn)定，能較好地適應(yīng)中緯度地區(qū)光溫條件的品種
　　(3)各生育階段日數(shù)拉長，光溫反應(yīng)敏感、適合低緯度地區(qū)種植的晚熟品種
　　通過對基因型數(shù)據(jù)的分析可將全生育期組品種劃分為3類，3類品種分別為:
　　(1) E1-E4位點絕大部分為隱性變異類型，生育期性狀差異由隱性基因間效力差異造成
　　(2) E1-E4位點呈現(xiàn)顯隱性變異類型混合狀態(tài)，生育期性狀差異

6、由不同基因型組合造成
　　(3) E1-E4位點全部為顯性基因型，生育期性狀差異由其他基因的變異造成
　　結(jié)合生育期組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，以上兩種分類方法得到了相同的結(jié)果，都能將品種按生育期組劃分為MG0000-MG0、MGI-MGV、MGVI-MVX3部分，一方面證明生育期組系統(tǒng)具有較好的品種區(qū)分能力，另一方面，表型分類結(jié)果得出了北京地區(qū)種植能夠體現(xiàn)生育期組差異的范圍為MGI-MGV的結(jié)論，同時，基因型分類結(jié)果劃分出了3個研究側(cè)

7、重點不同的大豆品種組。
　　結(jié)合表型與基因型數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明，E1-E4基因?qū)Ρ硇陀绊懙膹娙蹴樞驗镋1＞E2＞E3＞E4，基因型組合與生育期性狀存在顯著相關(guān)性，并通過線性回歸擬合出了各基因型與生育期組的經(jīng)驗方程。
　　為深入研究MG0000-MG0組的早熟大豆品種隱性基因型間效應(yīng)是否存在差異，選用183份超早熟大豆材料，對E1-E4基因型進行了鑒定，結(jié)合基因型表型進行統(tǒng)計分析，驗證了各隱性變異類型間的效應(yīng)存在顯著差異，結(jié)果