基于全基因组重测序的大豆分子标记开发及籽粒蛋白质含量QTL定位

• 作者: 于晓波 吴海英 张明荣 曾召琼 梁建秋 王嘉
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 大豆 全基因组重测序 套作 高蛋白 耐荫 抗倒伏 分子标记
• 年，卷（期）: 2019,（16）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 2743-2757
• 页数: 15页
• 字数: 9543字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2019.16.001

摘要

[目的]基于全基因组重测序结果,开发与高蛋白、耐荫、抗倒伏等性状紧密相关的分子标记,同时利用开发的分子标记构建遗传连锁图谱,并对籽粒蛋白质含量进行QTL定位,为后续高蛋白、耐荫、抗倒育种研究提供参考和分子标记资源.[方法]以大面积栽培品种南豆12和地方品种十月黄为亲本,构建F2分离群体.对亲本材料进行覆盖度约为40×的全基因组重测序,用BWA、GATK及Breakdancer等软件比对,检测亲本材料在全基因组范围内的突变类型,挖掘相关变异基因.结合种子不同发育时期和荫蔽处理获得的转录组数据,结合qRT-PCR对发生突变的储藏蛋白、环境适应相关基因进行表达规律分析.同时,基于重测序数据,挖掘亲本间存在于基因编码区的SNP位点,对其进行酶切位点分析,将SNP标记转化为CAPS或dCAPS标记.此外,搜索亲本间存在的插入/缺失变异位点,在插入/缺失位点两侧高度保守的区域设计引物开发InDe1标记.对开发的CAPS标记和InDe1标记进行多态性筛选,选取具有多态性的CAPS分子标记和InDe1标记,对F2材料进行基因分型.根据分型结果,利用JoinMap 4.0软件进行遗传连锁图谱的构建.依据构建的遗传图谱,结合近红外分析获得F2材料的籽粒蛋白质含量数据,使用Windows QTL Cartographer V2.5软件对大豆籽粒蛋白质含量进行QTL分析.[结果]测序结果显示,南豆12大量储藏蛋白、环境适应相关的重要基因或同源基因发生突变.转录组数据分析结果显示部分变异基因呈现不同的表达模式且差异显著,qRT-PCR分析进一步验证了该结果.此外,经检测开发的540个CAPS分子标记中有332个具有酶切多态性,300对InDe1引物中有201对引物能扩增出多态性.基于5 33个多态性分子标记构建了一张包含20个连锁群的遗传连锁图谱,覆盖长度2 973.87 cM,标记间平均遗传距离5.58 cM.利用此图谱对大豆籽粒蛋白质含量进行QTL定位,共检测到QTL位点6个,可解释4.68％-18.25％的表型变异.[结论]基于亲本间的变异位点,共开发了5 33个多态性分子标记(包含8个基因特异性分子标记),检测到6个大豆籽粒蛋白质含量QTL位点,其中,主效QTL位点1个(qSPC-6).