大豆根部水压胁迫耐逆指数遗传体系解析

• 作者: 王吴彬 童飞 KHAN Mueen Alam 张雅轩 贺建波 郝晓帅 邢光南 赵团结 盖钧镒
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 大豆 根部水压胁迫耐逆指数 脯氨酸含量 数量性状位点 巢式关联作图群体
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 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: 847-859
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.04176

摘要

大豆是重要的植物蛋白质和植物油脂来源, 干旱是影响大豆产量的重要环境因子之一。为解析大豆耐旱性的遗传基础, 本研究在PEG水压胁迫条件下, 对由409个家系组成的巢式关联作图群体(具有1个共同亲本的2个重组自交系群体组成)进行叶片脯氨酸含量测定, 通过限制性二阶段多位点全基因组关联分析(restrictive two-stage multilocus genome-wide association study, RTM-GWAS), 解析了大豆根部水压胁迫耐逆指数(root hydraulic stress tolerance index, RHSTI)的遗传体系。结果表明, 在春季和夏季环境下, 3个亲本蒙8260 (共同亲本)、通山薄皮黄豆甲和正阳白毛平顶在RHSTI上均存在显著差异, 其衍生群体RHSTI表型变异丰富, 变幅分别为0.11~2.94和0.03~1.93, 遗传力分别为97.7%和97.9%; 2个环境联合分析发现, 家系遗传力和家系与环境互作遗传力分别为37.9%和60.1%, 说明群体RHSTI的变异受遗传和环境共同控制。通过RTM-GWAS方法, 共检测到45个与RHSTI相关的QTL, 分布在大豆18条染色体上, 可以解释37.58%的表型变异, 其中7个QTL的表型贡献率超过1%, 为大贡献位点; 这些QTL中, 有34个位点与环境存在显著互作, 可以解释12.50%的表型变异。结合PEG胁迫下大豆转录组数据, 在定位区间500 kb范围内共筛选到38个差异表达基因, 可归为ABA响应因子、逆境响应因子、转录因子、发育因子、蛋白代谢因子、未知功能和其他等7类, 其中逆境响应因子、转录因子和发育因子是最大的3类; 其中位于主效位点的6个基因, 与ABA响应因子、逆境响应因子、转录因子相关, 应为主要候选基因。上述结果表明, 大豆耐旱性是一个由多位点、多基因控制的复杂数量性状, 且与环境存在互作, 遗传基础复杂。研究结果为大豆耐旱性分子育种提供了依据。