利用回交导入系群体定位大豆蛋白质、脂肪含量及脂肪酸含量QTL

摘要

大豆[Glycine max(L.) Merrill]含有40％左右的蛋白质和20％左右的脂肪，为当今世界植物蛋白和食用植物油的重要来源。为了满足日益增长的大豆需求，选育高蛋白、高脂肪和脂肪酸组分配比合理的大豆品种成为研究的重点。本研究以中黄13×东山69和中黄13×中黄20的BC2F5和BC2F6群体为材料，采用SSR分子标记技术分析群体的遗传多样性，利用近红外分析技术和气相色谱技术测定BC2F5和BC2F6群体的蛋白质、脂肪和脂肪酸组分含量，采用完备区间作图法和单标记作图法对影响蛋白质、脂肪含量及脂肪酸含量的QTL进行定位，以期为大豆品质分子标记辅助育种提供理论依据。主要研究结果如下:
　　1回交群体表型性状分析
　　亲本中黄13和东山69、中黄20在农艺和品质性状上均存在一定的差异，轮回亲本中黄13的株高、主茎节数、有效分枝、单株荚数均小于供体亲本东山69和中黄20，而底荚高度大于供体亲本;蛋白质含量和硬脂酸含量均高于供体亲本，而脂肪含量低于供体亲本。其中，株高、单株荚数、蛋白质含量、脂肪含量、油酸含量差异较大。农艺性状中，有效分枝的变异系数最大;品质性状中，亚麻酸含量的变异系数最大。两个群体的回交后代在农艺性状和品质性状上均存在丰富的遗传变异和不同程度的超亲分离现象。
　　中黄13×东山69群体的株高、有效分枝、单株荚数、百粒重等农艺性状在家系和年份互作极显著，中黄13×中黄20群体的株高、底荚高度、主茎节数、有效分枝、单株荚数、百粒重等农艺性状在家系和年份互作极显著。两个群体的7个主要品质性状蛋白质、脂肪含量及5种脂肪酸含量在家系和年份互作间均存在极显著差异，在年份间，蛋白质、脂肪含量均存在极显著差异，5种脂肪酸含量在中黄13×东山69群体中存在显著差异，而在中黄13×中黄20群体中硬脂酸含量、亚油酸含量及亚麻酸含量存在极显著差异。
　　蛋白质含量与脂肪含量呈极显著负相关;脂肪含量与亚麻酸含量呈显著负相关;棕榈酸含量与硬脂酸含量、亚油酸含量、亚麻酸含量呈极显著正相关，与油酸含量呈极显著负相关;硬脂酸含量与亚油酸含量呈极显著负相关;油酸含量与亚油酸含量、亚麻酸含量呈极显著负相关。主茎节数和百粒重均与亚麻酸含量存在着极显著负相关的关系，主茎节数与亚油酸含量呈极显著正相关，与油酸含量呈极显著负相关。
　　2遗传图谱的构建
　　将106个多态性SSR标记用于中黄13×东山69群体基因型分析，构建了一张包含106个SSR标记，总长为534.63 cM，平均遗传距离为5.04 cM且涵盖了除C1、A2和B2三个连锁群之外大豆其他17个连锁群的遗传连锁图谱。其中，A1、B1及H连锁群上的标记数目最少，各仅有2个标记，D1b连锁群上的标记数目为最多，有12个标记。M连锁群上的Sat147与Satt220之间的距离和F连锁群上的Sat313与Satt516、Satt516与Sat240之间的距离均最小，为0 cM。I连锁群上的Satt571与Satt562之间的距离最大，为52.46 cM。
　　将108对多态性引物在中黄13×中黄20群体进行基因型分析，构建了一张包含108个SSR标记，总长为948.01 cM，平均遗传距离为8.78 cM且涵盖了大豆20个连锁群的遗传连锁图谱。其中，A2和N连锁群上的标记数目最少，仅有2个标记，O连锁群上标记数目含有最多，有15个标记。D1b连锁群上Satt579与Satt290之间的距离最小，为1.02 cM。F连锁群上的Sat649与Satt343之间的距离最大，为54.93 cM。
　　3蛋白质、脂肪含量及脂肪酸含量QTL
　　利用IciMapping4.1软件中的完备区间作图法和单标记作图法，结合两年的表型数据和两张遗传连锁图谱，对中黄13×东山69和中黄13×中黄20群体进行蛋白质、脂肪含量及脂肪酸含量的QTL定位，分别定位到57个和71个相关QTL。其中Satt445～Sat_303连续两年被检测到与脂肪含量相关，Satt445～Sat_303与Satt543～Satt574均被检测到与蛋白质含量和脂肪含量相关，Sat_389～Satt590、Satt238～Satt388及Satt685～Sat_381均与脂肪含量相关。Sat_334～Sat_262被检测到是可能与棕榈酸含量相关的新位点;Satt346～Satt210与硬脂酸含量相关，表型贡献率高达40.58％;与油酸含量相关的QTL在标记Sat_334～Sat_262内，表型贡献率最高达到25.97％;在O连锁群上定位到的油酸含量QTL位于标记区间Satt173～Sat262内，与前人定位到的唯一油酸含量QTL所在区域不同，该标记区间可能含有与油酸含量相关的新位点;在J连锁群上定位到目前唯一的可能与亚油酸含量相关的QTL，在标记区间Satt244～Satt431内，表型贡献率为29.31％;在I和M连锁群上定位到4个与亚麻酸含量相关的QTL，表型贡献率分别为32.74％、35.43％、35.99％和37.45％，是迄今为止首次报道在I和M连锁群上定位到亚麻酸含量QTL。

目录

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摘要

英文缩略表

第一章 文献综述

1．1 大豆蛋白质概述

1．1．1 大豆蛋白质的营养价值及功效

1．1．2 大豆蛋白质含量检测方法研究进展

1．1．3 大豆蛋白质含量QTL定位研究进展

1．2 大豆脂肪、脂肪酸概述

1．2．1 大豆脂肪酸的营养价值及功效

1．2．2 大豆脂肪、脂肪酸含量检测方法研究进展

1．2．3 大豆脂肪、脂肪酸含量QTL定位研究进展

1．3 QTL作图方法研究进展

1．4 回交导入系QTL定位研究进展

1．5 本研究的目的和意义

第二章 回交群体表型性状分析

2．1 材料与方法

2．1．1 群体材料

2．1．2 田间试验设计

2．1．3 农艺性状调查

2．1．5 脂肪酸含量测定

2．1．6 数据分析

2．2 结果与分析

2．2．1 回交群体主要农艺和品质性状统计分析

2．2．2 回交群体主要农艺和品质性状方差分析

2．2．3 回交群体主要农艺和品质性状相关性分析

2．3 讨论

2．3．3 回交群体主要性状之间存在不同程度的相关性

第三章 遗传连锁图谱的构建及蛋白质、脂肪含量和脂肪酸含量QTL定位

3．1 材料与方法

3．1．1 群体材料

3．1．3 DNA提取

3．1．4 基因型鉴定

3．1．5 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 回交群体遗传图谱的构建

3．2．2 回交群体蛋白质、脂肪含量及脂肪酸含量QTL定位

3．3 讨论

3．3．1 利用BC2F5、BC2F6回交群体进行QTL定位的优势

3．3．2 重复被检测到的QTL

3．3．3 与前人定位结果的比较

第四章 全文结论

4．1 回交后代群体农艺和品质性状变异丰富，可用于遗传图谱的构建和QTL的定位

4．2 回交后代群体的农艺性状和品质性状之间存在一定的相关性，利用这种相关性可达到对相关性状的间接选择

4．3 构建了遗传连锁图谱，为大豆蛋白质、脂肪含量及脂肪酸含量QTL定位奠定基础

4．4 定位到多个与蛋白质、脂肪含量及脂肪酸含量相关的QTL

参考文献

致谢

作者简历