大豆耐鋁毒的鑒定、遺傳和QTL分析.pdf

1、大豆(Clycine max(L)Merr.)是一種重要的豆科作物，含有40％的蛋白質(zhì)和of20％的油脂，為人類的健康提供8種必須氨基酸。在日益減少的耕地上增加大豆產(chǎn)量受到嚴(yán)重的非生物脅迫，其中以全球酸性土壤鋁脅迫最為突出。培育和篩選耐鋁毒的品種具有戰(zhàn)略意義，不但環(huán)保，經(jīng)濟(jì)，而且是解決鋁危害的最為有效的方法。本文就此提出以下幾點(diǎn)目標(biāo)：(1)對耐鋁毒進(jìn)行鑒定和評價(jià)，(2)對苗期耐鋁毒進(jìn)行遺傳和QTL分析，(3)對中國栽培大豆群體進(jìn)行耐鋁毒

2、關(guān)聯(lián)分析。主要結(jié)果如下：
　　 在鑒定耐鋁毒實(shí)驗(yàn)過程中，以耐鋁毒平均隸屬函數(shù)值(FAi)為指標(biāo)，選擇了17個(gè)不同鋁毒耐性品系，以一個(gè)中度耐性品種(PI.416937)和一個(gè)強(qiáng)敏感性品種(NN1138-2)，用盆播沙培苗的V3，V5，V7和V9四個(gè)相對時(shí)期進(jìn)行耐鋁毒毒性試驗(yàn)。除了耐鋁毒平均隸屬函數(shù)值外，莖干物重比(RSDW)，根干物重比(RRDW)，全株干物重比(RTDW)，總根長比(RTRL)和總根表面積比(RRSA)也作為評價(jià)

3、指標(biāo)進(jìn)行比較。各基因型不同生長期的所有指標(biāo)在耐性方面都表現(xiàn)出明顯的變化，但是只有在總根長比(RTRL)和總根表面積比(RRSA)兩方面表現(xiàn)明顯的基因型和生長期互作，表明他們與莖干物重比(RSDW)，根干物重比(RRDW)和全株干物重比(RTDW)相比，在整個(gè)生長過程中比較不穩(wěn)定。而后三個(gè)指標(biāo)中，以相對最穩(wěn)定、與其他指標(biāo)相關(guān)性最高和最容易測定的全株干物重比(RTDW)為主要指標(biāo)。用于檢測的合適苗期是不確定的，但是V5相對V7和V9比較節(jié)省

4、實(shí)驗(yàn)時(shí)間，相對V3形態(tài)已經(jīng)較成熟，所有V5最適合。以全株干物重比(RTDW)為指標(biāo)，以中度耐性品種(PI.416937)為標(biāo)準(zhǔn)，鑒定出了全營養(yǎng)階段都表現(xiàn)強(qiáng)耐性品系PI.509080(韓國)，N23533和N24282(中國東北)以及PI.159322(美國)。
　　 為了揭示耐鋁毒的遺傳和遺傳構(gòu)成，利用具有184個(gè)Kefeng No.1(KF No.1)和Nannong1138-2(NN1138-2)重組自交系的F2:7衍生群體

5、，在沙培苗中用RTDW，RSDW and RRDW指標(biāo)，在水培苗中用RRE耐性指標(biāo)進(jìn)行分離分析和QTL定位。結(jié)果顯示群體中有明顯的差異，頻率分布呈現(xiàn)混合分布，這就暗示耐鋁毒是的遺傳是一種主基因加多基因的混合遺傳模型。數(shù)量性狀混合模型Ⅰ(兩對加性效應(yīng)主基因加多基因)可以很好的解析這些結(jié)果，說明這些性狀受一些普遍的遺傳機(jī)理控制。雖然主基因?qū)Ρ硇偷墓πП任⑿Щ虻墓πЭ偤痛?，但是在耐鋁毒方面，兩者似乎都很重要。在沙培實(shí)驗(yàn)中，以RYDW為指標(biāo)，

6、檢測到4個(gè)加性QTLs，4個(gè)上位性QTL簇和微效QTL，分別具有22.30％，14.86％和40.64％的功效，總共能解析表型變異(PV)的77.80％的遺傳基礎(chǔ)，相對來說QTL和表型互作的貢獻(xiàn)就較小了。RSDW和RRDW顯示類似的結(jié)果。兩個(gè)環(huán)境下的與RTDW，RSDW和RRDW具有一個(gè)共同的在B1連鎖群上的連鎖標(biāo)記GMKF046，分別解析表型變異的9.23％，7.05％和8.85％的遺傳功效。在水培實(shí)驗(yàn)中，同樣檢測到4個(gè)加性QTLs，

7、4個(gè)上位性QTL簇和微效QTL，分別具有29.39％，18.75％和43.07％的功效，總共能解析表型變異(PV)的91.20％的遺傳基礎(chǔ)。在4個(gè)主效QTLs中，連鎖群A2和B1上的QTLs分別解析8.36％和8.92％的表現(xiàn)變異，以及9.17％和9.78％的遺傳變異，與親本的耐性相比，都表現(xiàn)一定的加性效應(yīng).總之，在大豆耐鋁毒改良中，加性效應(yīng)、上位性效應(yīng)和微效QTLs都有關(guān)聯(lián)，應(yīng)該綜合考慮。大豆連鎖群A2和B1上的QTLs具有潛在的耐鋁

8、毒功效，在以后的研究和遺傳改良中可用沙培苗的RTDW來衡量。
　　 用關(guān)聯(lián)分析對188個(gè)栽培大豆的水培苗進(jìn)行耐鋁毒評價(jià)，總共用197個(gè)SSR標(biāo)記進(jìn)行全基因組掃描，最終186個(gè)標(biāo)記可用于連鎖不平衡和群體結(jié)構(gòu)分析。在25cM和150cM之間的線性標(biāo)記間，LD值逐漸衰減到極值r2<0.1.6個(gè)標(biāo)記明顯和耐鋁毒關(guān)聯(lián)，可以解析總表型變異的57.9％的遺傳基礎(chǔ)。除連鎖群D1b1上的標(biāo)記Satt005外，本文發(fā)現(xiàn)的6個(gè)關(guān)聯(lián)標(biāo)記中的其他5個(gè)和已

9、報(bào)道的耐鋁毒QTLs位置吻合。這5個(gè)標(biāo)記，Satt209(A2)，Satt005(D1b1)，Satt186(D2)，Sat_240(F)和Satt284(L)總共可以解析表型變異的49.7％的遺傳基礎(chǔ)。而且，其中的等位基因Satt209-A210，Satt209-A219，Satt005-A159，Satt005-A186，Satt186-A267，Satt186-A258，Sat_240-A214和Satt284-A285功效都大于

10、20％，攜帶這些等位基因的材料個(gè)數(shù)從4到30不等，這些材料都是潛在的具有耐鋁毒改良的供體材料。栽培大豆5個(gè)系譜中的優(yōu)異等位追溯表明，每個(gè)家系后代具有不一定來自祖先親本的獨(dú)自的或多個(gè)優(yōu)異等位基因，這些優(yōu)異品種都是耐鋁毒品種，如N25388，N25019，N09125.100，N23774.00(山東)和N02951.00(江西)都具有上述5個(gè)關(guān)聯(lián)標(biāo)記。有些耐鋁毒品種有共同的優(yōu)異等位基因，而有些有獨(dú)特的優(yōu)異等位變異，這表明有些品種在育種過程