东北大豆低聚糖全基因组关联分析及功能标记开发

Soy oligosaccharides is a kind of carbohydrates, accounting for about 10% of the dry matter in soybean, mainly including sucrose, stachyose, raffinose etc.. Soy oligosaccharides are related to the desiccation-tolerance and soybean storability of soybean seed, and also affect quality and taste of bean products. There were few correlative reports of oligosaccharides genetic research in domestic. The oligosaccharides content of 478 core collection from Northeast of China will be analyzed at three locations in three years to mining the excellent genetic basis for special soybean breeding. Genome-wide association analysis will be used to determine related SNP of soy oligosaccharides with the oligosaccharides content data of multiple years and sites. The soybean genome database will be used for gene prediction and genome annotation to determine gene related to soy oligosaccharides and to reveal the molecular mechanism of soybean oligosaccharides’ formation. Association analysis will be applied to identify the molecular marker assistant breeding on special soybean variety.

大豆低聚糖约占籽粒干物质的10%，主要包括蔗糖、棉籽糖、水苏糖等。大豆低聚糖除与种子的耐脱水性有关，还影响豆制品的品质。发掘低聚糖组分优异基因，对大豆品质育种意义重大。目前虽连锁定位了一些QTL，但因其遗传机制复杂，育种利用尚难实现。因此，全面搜索显著提高低聚糖组分优异等位变异及开发功能标记具有重要意义，而迄今国内外尚无报道。本研究以478份东北大豆核心种质为材料，借助Consensus Map 4.0高密度遗传图谱上SNP及SSR标记进行大豆低聚糖组分的关联定位，全基因组扫描搜索有利等位变异；结合连锁定位及文献报导定位结果，根据公布的大豆全基因组和低聚糖组分代谢基因序列信息，筛查所获重要位点内高置信候选基因；利用候选基因鉴定低聚糖组分关键基因，进而在连续2年3地精确的表型鉴定基础上，发掘稳定的优异功能标记，为种质创新和特用大豆分子设计育种提供技术基础。

大豆低聚糖约占籽粒干物质的10%，主要包括蔗糖、棉籽糖、水苏糖等。大豆低聚糖除与种子的耐脱水性有关，还影响豆制品的品质。发掘低聚糖组分优异基因，对大豆品质育种意义重大。目前虽连锁定位了一些QTL，但因其遗传机制复杂，育种利用尚难实现。根据研究目标和研究内容，本项目利用大豆种质资源478份，来源地涵盖我国高纬度大豆主产区，包括黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古、新疆等。于2017年、2018年分别在公主岭和通化两地，田间种植，待种子完全成熟后，收获种子，经过样品前处理，利用高效液相色谱测定蔗糖、棉子糖、水苏糖的含量。478份资源的蔗糖、棉子糖、水苏糖含量在群体内均符合正态分布，变异系数分别为25.18%、28.71%与21.96%，且蔗糖含量与棉子糖、水苏糖含量呈极显著正相关，棉子糖和水苏糖含量呈极显著正相关。从478份种质中选取288份蔗糖、棉子糖、水苏糖有代表性种质进行关联分析研究，这288份资源的蔗糖、棉子糖、水苏糖含量分布及遗传多样性与478份无显著差异。最终用288份种质进行低聚糖组分的GWAS分析。基于关联群体SNP分子标记数据、遗传结构数据、Kinship矩阵数据以及低聚糖组分数据，利用TASSEL5.0软件的混合线性模型（Mixed linear model，MLM）进行全基因组关联分析（Genome wide association study，GWAS）。X为基因型，Y为表型，最终每个SNP位点都能得到一个关联结果，以 LOD≥7为筛选标准，得到与蔗糖显著关联SNP位点4个，与棉子糖显著关联的位点6个，与水苏糖显著关联SNP位点2个，与低聚糖总含量显著关联SNP位点14个。挖掘到与低聚糖组分相关基因6个，分别为分别为Glyma.09G280100、Glyma.14G103500、Glyma.11G191400、Glyma.03G130400、Glyma.03G130400、Glyma.05G224900、Glyma.05G224900、Glyma.15G265600，得到与候选基因紧密连锁的选择标记8个，为低聚糖组分选择提供有效标记。