我國大豆種質資源耐鋁毒性的變異、遺傳與基因定位的研究.pdf

1、大豆[Glycine max(L)Merr]原產于中國,是當今世界上最重要的植物蛋白與食用植物油的來源。我國南方的酸性土壤主要是紅壤,遍及15個省份,總面積1.28億hm2,占全國總面積的22.7％,鋁毒害已成為該地區(qū)限制大豆生長發(fā)育的主要因素之一,造成大豆產量的嚴重降低。因此,選育大豆耐鋁毒品種對于提高我國大豆產量,具有極為重要的現(xiàn)實意義。 關于大豆耐鋁毒性的研究,國內外主要側重于鋁脅迫下形態(tài)學性狀和生理生化方面的研究,且多限

2、于區(qū)域內少量材料：有關大豆耐鋁毒遺傳機制的研究非常少。本文旨在利用我國豐富的大豆種質資源,進一步系統(tǒng)研究我國各生態(tài)區(qū)大豆種質資源耐鋁毒性的變異特點,探討其遺傳機制,定位該性狀QTL,篩選與之緊密連鎖的分子標記,發(fā)掘優(yōu)異資源,為不同生態(tài)區(qū)域大豆耐鋁毒性育種提供參考。 2006年夏,在南京農業(yè)大學大豆研究所種質庫保存的15000余份資源材料中,按不同來源地抽取各類具有代表性的栽培大豆509份,采用苗期營養(yǎng)液盆栽砂培,裂區(qū)設計,主區(qū)為

3、鋁脅迫(28ppm)與非脅迫(等量清水),副區(qū)為品種。以株高、葉齡、地上部干重和地下部干重的隸屬函數(shù)(FAi)作為耐鋁毒性的表現(xiàn)值,按蓋鈞鎰(2001)的生態(tài)區(qū)劃結果,分析不同生態(tài)區(qū)大豆耐鋁毒性的遺傳變異特點。結果表明：(1)全國栽培大豆種質資源的耐鋁毒隸屬函數(shù)值存在相當大的變異,變幅為8.59％～74.83％,呈現(xiàn)出中間多、兩頭少的單峰態(tài)分布；各生態(tài)區(qū)內均存在與全國相同的變異特點,生態(tài)區(qū)間的變異比較小,平均變幅僅為39.24％～41.

4、65％,區(qū)內變異明顯地大于區(qū)間變異,說明各生態(tài)區(qū)內均存在較為豐富的遺傳變異；(2)大豆耐鋁毒性的強弱具有一定的相對性,根據(jù)參考文獻所選的對照品種在509份資源中都處于中間狀態(tài),說明大豆種質資源耐鋁毒性還存在更大的耐鋁毒性和敏感性的變異；(3)按照FAi>65％(-級),遴選出了15份強耐鋁毒資源,占所選資源總數(shù)的2.95％,分別來自I、II、III、IV、VI生態(tài)區(qū)；按照FAi<15％(五級),遴選出5份強敏感性材料,占資源總數(shù)的0.9

5、8％,分別來自II、III、IV、VI生態(tài)區(qū),可供大豆耐鋁毒性遺傳育種利用。 在資源篩選中,科豐一號與南農1138-2的耐鋁毒性差異較大,隸屬函數(shù)值分別為57.23％和35.55％,二者之間的變異幅度覆蓋了全部資源變異幅度的32.73％。因此,選擇科豐一號×南農1138-2衍生的重組自交系為基礎,以它的3個世代:P1、P2、F7:11家系為材料,用主基因+多基因混合遺傳模型分析大豆耐鋁毒性的遺傳機制。結果表明：大豆耐鋁毒性受2對

6、主基因+多基因控制,主基因遺傳率為40.55％,多基因遺傳率為47.81％。大豆耐鋁毒性的遺傳涉及到主基因和多基因,其主基因遺傳率較低,且存在多基因的修飾,因此,改善大豆耐鋁毒性在基于研究主基因利用的同時,也要注重多基因的積累。在遺傳分析的基礎上,利用國家大豆改良中心提供的遺傳圖譜,采用WinQTL Cartographer 2.5,開展了大豆耐鋁毒的QTL定位研究。結果表明：利用復合區(qū)間作圖法(CIM)檢測到5個控制耐鋁毒性的QTL(

7、qFAi-1,qFAi-2,qFAi-3,qFAi-4和qFAi-5),分別位于4個不同的連鎖群上(B1,D1b2,D2,和L),表型貢獻率為5.20％～9.07％；多區(qū)間作圖法(MIM)檢測到5個控制耐鋁毒性的QTL(qFAi-1,qFAi-5,qFAi-6,qFAi-7,和qFAi-8),分別位于4個不同的連鎖群上(B1,L,D1b2和I),表型貢獻率為5.70％～24.60％。其中,有2個QTL(qFAi-1,和qFAi-5)區(qū)間