大豆成株期抗旱密切相关性状选择及其QTL定位

Soybean is one of crops need more water, its' water consumption per 1g dry matter is higher than that of millet, sorghum and maize. The drought hazards in three soybean ecological zones is different: spring drought often occurs in northern regions, summer drought frequently encounters in Huanghuai regions, the cases of late summer and autumn drought are commonly in southern regions. The estimation of the resultant yield cut is equivalent to the total loss of other adverse factors. Drought resistance identification of nearly 2,000 domestic and international soybean germplasms have been completed by Gansu Academy of Agricultural Dunhuang Experiment station and the Chinese Academy of soybean genetic resources laboratory. Based on their performances, a specific RIL population (Jindou 21 × Zhonghuang 35) is generated with rich diversity in phenotypes and genotypes. The objectives of this project are: 1. to screen drought resistance closely related trait indicators; 2. to build the genetic linkage map of soybean by the extensive use SSR markers and new types of the InDel markers; 3. to establish an effective linkage analysis and a technology system associated with co-localization analysis of new genes, hence to mapping drought resistance QTLs; 4. to screen candidate genes and clarify the number of allelic variation, distribution characteristics, functions and value in the drought resistant resources. These research results are great significance for screening drought resistance soybean germplasms, exploring drought resistance genes and molecular marker-assisted breeding.

大豆是一种需水量较多的作物，每生产1g干物质的耗水量高于谷子、糜子、高粱和玉米，我国3个大豆生态区均受干旱危害，北方常遇春旱、黄淮常遇伏旱、南方常遇伏旱和秋旱，估计由此而造成的减产相当于其它不良因子损失的总和。本项目以甘肃农科院敦煌试验站和中国农科院作科所大豆基因资源实验室为依托，在前期完成2000余份国内外大豆种质抗旱性鉴定的基础上，组建表现型和基因型丰富的自然群体，筛选与成株期抗旱密切相关的指标；通过构建特定的RIL群体(晋豆21×中黄35)，以广泛使用的SSR标记和新型InDel标记，构建大豆分子遗传连锁图谱，建立有效的连锁分析和关联分析联合定位新基因的技术体系，定位控制抗旱性的QTL位点或区间，筛选候选基因并阐明其等位变异在抗敏资源中的数目、来源、分布特点、功能及利用价值。相关研究结果对筛选抗旱种质、发掘抗旱基因并进行分子标记辅助育种具有重要意义。

大豆是一种需水量较多的作物，每生产1g干物质的耗水量高于谷子、糜子、高粱和玉米，我国3个大豆生态区均受干旱危害，北方常遇春旱、黄淮常遇伏旱、南方常遇伏旱或秋旱，估计由此而造成的减产相当于其它因子损失的总和。选育和推广抗旱品种是增加大豆产量和降低生产成本最有效的措施之一。建立健全大豆抗旱鉴定评价体系，是筛选大豆抗旱资源和抗旱育种的重要基础。.本项目对大豆成株期抗旱性密切相关的性状选择及QTL定位进行研究，通过4年实施，达到项目预期结果。首先，在年降雨量不足40 mm的甘肃省敦煌市连续3年田间试验，确定了大豆抗旱鉴定评价的指标和方法，完成（晋豆21×中黄35）组合后代236份重组自交系的抗旱鉴定，明确了这些材料的抗旱性。2013年以产量为依据，对初选出抗旱性存在明显差异的12份大豆品种进行研究，筛选出株高、主茎节数、单株荚数、单株粒数、单株粒重、单株生物量、百粒重等7指标与大豆抗旱性密切相关，确定了加权抗旱系数法为资源抗旱鉴定评价的方法。其次，分析了在干旱胁迫下不同抗旱类型的大豆品种生理生化指标的变化，结果表明，干旱胁迫对强抗旱品种的生理代谢影响较小，而对抗旱性较弱的品种影响极大。随后，以（晋豆21×中黄35）组合后代衍生的RIL群体构建遗传连锁图谱，采用田间精准鉴定方法，以株高、主茎节数、单株荚数、单株粒数、单株粒重、单株生物量、百粒重7个性状为表型值，对236个F5:10家系成株期的抗旱性进行鉴定。所构建的遗传连锁图谱包含20个连锁群，拟合8078个SLAF（Specific-Locus Amplified Fragment）标签位点，覆盖基因组3480.98cM，标记间平均距离为0.43cM。利用R/qtl软件中的复合区间作图方法对大豆成株期抗旱性QTL进行分析，236个F5:10株系在3年间共定位到21个与干旱有关的QTL，这些QTL分布于大豆20条染色体中的11条，LOD值为2.02~7.61之间，贡献率范围在2.89~6.96%之间，其中贡献率最大的为SWP-TR-2014，位于13号染色体，区间大小为0.318cM，增效基因来源于抗旱亲本晋豆21，此外还有15个QTL来源于抗旱亲本晋豆21，其余5个QTL的增效基因都来源于亲本中黄35。