大豆生育期数量性状位点Long Juvenile精细定位与克隆

在低纬度地区延长生育期是提高大豆产量的途径之一。已有研究结果表明，隐性的生育期性状Long Juvenile(LJ)是低纬度地区晚熟栽培大豆和菜用大豆的必要性状。利用大豆重组自交系AGS292xK3，数量性状位点LJ被粗略的定位在大豆J连锁群的SSR标记Satt431附近。申请者利用日本的重组自交系TK780xH4将大豆的一个FT基因(GmFT2a)也定位在J连锁群的Satt431附近。申请者的前期研究结果显示GmFT2a基因的功能与LJ 基因功能极为相似，因此我们推断GmFT2a基因可能是数量性状位点LJ的候选基因。但是，由于重组自交系AGS292xK3构建的连锁图谱上分子标记的数量有限，使得LJ的分子定位不是十分准确。基于上述科学问题，拟重点分子精细定位LJ位点；克隆LJ基因并进行功能分析；验证LJ基因在生育期中的重要作用；设计晚熟品种的基因型；为晚熟育种提供分子理论、新途径和新材料。

利用重组自交系亲本AGS292和K3筛选了1000对SSR标记，找到了314个在亲本间具有多态性的标记。利用SSR标记构建了大豆分子连锁图谱，图谱覆盖了基因组1811.31cM的遗传距离。将重组自交系在泰国、日本筑波、日本札幌、济南和哈尔滨5个地点多年份观察了开花期，并检测了控制大豆开花期的QTL。其中在低纬度地区泰国旱季和雨季分别检测到了QTL-E,QTL-J1，QTL-J2，QTL-L和QTL-O，这5个QTL同时控制着长童期（long juvenile）性状；在日本筑波、日本札幌、济南和哈尔滨分别检测到了QTL-J1,QTL-L和QTL-O；在高纬度地区的日本札幌和哈尔滨还检测到了QTL-I。分子标记分析表明，QTL-O,QTL-L和QTL-I分别对应于已知生育期基因E2，E3和E4。其中泰国检测到的QTL-J2是对长童期性状贡献率最大的位点，与已知大豆开花期基因GmFT2A在染色体上的位置重合，猜测QTL-J2可能由GmFT2A基因编码。对亲本AGS292和K3的GmFT2A序列分析显示，K3的GmFT2A基因编码区的第四个外显子存在着单碱基变异，从而导致编码氨基酸置换，氨基酸由甘氨酸（Gly）变成了天冬氨酸（Asp）。分别将AGS292和K3的GmFT2A基因在拟南芥中过量表达后发现K3的GmFT2A突变型位点不能诱导拟南芥早花，而野生型AGS292的GmFT2A位点能够诱导拟南芥早花，从而证明了GmFT2A基因在大豆中控制长童期性状。长童期性状是低纬度地区巴西和阿根廷大豆生产中重要的农艺性状，不仅决定大豆的生育期而且控制着大豆的产量，GmFT2A基因功能的阐明对于提高低纬度地区的大豆产量具有重要的应用价值。