大豆百粒重QTL的精细定位与克隆

大豆百粒重既是重要的产量构成因素，又是关键的进化性状。本研究将在百粒重QTL wy3-2初定位基础上，加密遗传图谱，通过简化遗传背景，精细定位并图位克隆wt3-2，从同源序列比对、目的基因时空特异表达、转基因互补实验三个层面验证其功能；利用wt3-2近等基因系分析大粒和小粒等位基因在籽粒发育过程中对干物质积累量、籽粒形态和细胞发育的影响，从生理水平研究其作用方式；分析wt3-2在野生大豆、半野生大豆、栽培大豆中的序列差异，从分子水平揭示wt3-2从野生大豆过渡到栽培大豆核酸序列的演变过程。最终阐明wt3-2在染色体上的精确位置、基因结构特点、作用方式与进化过程。从而深刻认识大豆百粒重遗传本质，一方面为通过遗传操作改良百粒重，进而提高大豆单产提供功能基因和理论依据；另一方面，为大豆进化提供参考，为野生大豆利用奠定基础。

大豆百粒重既是重要的产量构成因素，又是关键的进化性状。本研究以栽培大豆冀豆12×野生大豆ZYD2738和冀豆9号×ZYD2738两个组合及其衍生的剩余杂合系为材料，在初步定位基础上，精细定位并克隆大豆百粒重QTL。在两个组合中共初步定位到7个百粒重QTL，其中，qSWT_13_1是在大豆中首次发现的超显性QTL，能够在两个组合、三个环境中稳定表达，并且对蛋白含量具有超显性效应。进一步将qSWT_13_1精细定位于13号染色体标记Barcsoyssr_13_908和Barcsoyssr_13_936之间，标记间遗传距离≤0.01cM，在次级群体中，杂合基因型单株较纯合基因型高出4-5克，杂合优势率达50%以上。通过亲本间测序比对，确定了5个候选基因。利用4个SNP位点分析了qSWT_13_1精细定位区间在341份种质资源中的多样性演变特征。本研究结果一方面为通过遗传操作改良百粒重，进而提高大豆单产提供功能基因和理论依据；另一方面，为大豆进化研究提供参考，为野生大豆利用奠定基础。在本研究结果基础上，获得国家自然基金 “大豆百粒重杂种优势位点qSWT_13_1遗传和分子机制研究”（31340043）连续资助；以本研究相关内容为支撑点之一，获得河北省科技进步一等奖1项；发表研究论文3篇（SCI收录1篇）；申请受理专利1项（201310403904.4）；培养博士研究生1名，硕士研究生2名。