中国大豆种质资源蛋白亚基的遗传变异分析

摘要

大豆蛋白是当今世界上最重要的植物蛋白的来源，大豆蛋白含有多种人类必需氨基酸，具有较高的营养价值。大豆蛋白组分11S、7S及其各亚基(α，α’，β，A3，A1A2A4，B)组成是大豆蛋白品质的重要性状。大豆蛋白的加工过程中的物理化学性质均受到其影响。国内外学者对大豆蛋白含量以及11S/7S都有了一定的研究，也做了一些遗传分析和QTL定位，然而对蛋白亚基的研究较为少见。
　　 传统的QTL定位研究主要集中在蛋白质含量方面，而且多用分离群体进行定位。由于分离群体仅涉及两个特定的材料，因此基于家系的连锁分析只涉及同一座位的两个等位基因。近年来关联分析的出现，提高了QTL定位的精度。因此本研究通过对家系连锁分析和关联分析相结合的方法，对大豆蛋白亚基进行基因定位，可以获得更加精确的QTL，为大豆蛋白分子辅助选择育种提供新的契机。
　　 本研究的目的是：1)利用大豆微核心种质资源和山西陵川大黑豆(ZDD09454)×豫豆12号衍生的RIL群体，探讨蛋白亚基以及11S/7S的遗传变异特点，筛选优异的资源以供蛋白质品质育种利用。2)利用大豆微核心种质资源和山西陵川大黑豆(ZDD09454)×豫豆12号衍生的RIL群体，分别运刚关联分析和连锁分析的方法对蛋白亚基以及11S/7S进行QTL定位，以获得准确的QTL位点，为大豆蛋白品质育种提供参考。
　　 本研究取得以下结果：
　　 1)大豆微核心种质资源中蛋白各亚基相对含量有广泛的变异，有很好的遗传改良潜力，α’、α、β、A3、A1A2A4、B亚基的变异系数分别为0.410、0.330、0.311、0.211、0.123、0.170；11S/7S变异系数为0.400。不同生态区各亚基在相对含量和遗传变异程度上存在差异，总体来说A1A2A4、B亚基相对含量和11S/7S在北方一熟制春作大豆品种生态区(Ⅰ区)比黄淮海二熟制春夏作(Ⅱ区)大，Ⅰ区分别为0.220、0.403、2.616，Ⅱ区分别为0.212、0.370、2.343。α’、α、β、A3亚基相对含量在Ⅱ区比Ⅰ区大，Ⅰ区分别为0.064、0.090、0.153、0.070，Ⅰ区分别为0.062、0.086、0.127、0.061。α’、β、A3、A1A2A4亚基相对含量的变异系数在Ⅰ区比Ⅱ区大，Ⅰ区分别为0.549、0.270、0.259、0.193，Ⅱ区分别为0.435、0.262、0.254、0.185。α、B亚基相对含量的变异系数和11S/7S的变异系数在Ⅰ区比Ⅱ区小，Ⅰ区分别为0.333、0.184、0.249，Ⅱ区分别为0.348、0.216、0.331。冈此，在Ⅰ区α’、β、A3、A1A2A4亚基相对含量具有更高的遗传改良潜力，在Ⅱ区α、β亚基相对含量和11S/7S具有更高的遗传改良潜力。
　　 2)本研究运用关联分析的方法，选用134对细胞核SSR标记，对166份栽培大豆微核心种质进行基因分型，运用一般线性同归(general linear model，GLM)和复合线性回归(mixed linear model，MLM)方法进行标记与性状的关联分析，对大豆蛋白亚基的相关基因进行定位。结果表明7S组分各亚基变异程度较大，是引起11S/7S变异的主要原因；表型变异较大的亚基可能因为相关基因进化中发生重组较多，LD衰减距离较小，导致检测到较少的相关位点。本研究结果对蛋白亚基相关性状的标记辅助选择育种有重要的利用价值。
　　 3)利用基于家系的连锁分析和基于微核心种质的关联分析相结合的方法发现，在L连锁群上Satt481和Satt313附近有与A1A2A4亚基相关联的重要位点。在O连锁群上BE801128和Satt477附近有与B亚基相关的重要的QTL位点。这些位点为进一步的QTL精细定位，提供了良好的基础，也为分子辅助遗传育种提供了重要的依据。