基于RAD-seq技术的豇豆基因组SNP与耐盐相关性状的关联分析

Cowpea [Vigna unguiculata (Linn) Walp.] is one of the major legume crops grown in China. Currently, salt damage deriving from environment deterioration ofsoil salinization is becoming a main problem in cowpea production.To reveal molecular basis ofcowpea salt tolerance, we are going to integrate the RAD-seq (restriction site associated DNA sequencing) technique with GWAS (genome wide association study) anlaysis. The main contents are included as follows: (1) Phenotypical trait database in relation to salt tolerance is constructed based on approximately 300 typical cowpea accessions in China; (2) After identification of approximately 6000 SNP molecular markers in cowpea genome, all the experimental cowpea accessionsare genotype. Then, the ploymorphism of single nucleotides in cowpea genome and genetic variation within cowpea germplasm resources were analyzed by using the SNP markers. (3) Using GWAS anlysis, the correlation degree and the genetic loic related with salt tolerance are revealed between SNP markers and the phenotypical traits of salt tolerance, as well as the allelic variation at the corresponding genetic loic. Then, the linkage relationship will be unveiled between SNP markers and the phenotypical traits of salt tolerance.These are expected to be helpful for both academic sense and applied value in production and genetic breeding of cowpea.

豇豆（Vigna unguiculata）是我国主要的豆类蔬菜作物之一。土壤盐化加剧产生的盐害是豇豆生产中的主要危害之一，为解决该问题，本项目拟以豇豆为研究材料，采用简化基因组测序的RAD-seq技术和全基因组关联分析法，进行豇豆耐盐性的分子基础研究，研究内容包括（1）选择我国具有代表性的豇豆材料300份左右，建立豇豆幼苗耐盐性状数据库；（2）采用RAD-seq技术开发8000个左右豇豆基因组SNP分子标记，检测豇豆基因型，揭示豇豆基因组单核苷酸水平多态性和豇豆种质资源的遗传变异；（3）通过全基因组关联分析，探明耐盐性状与SNP分子标记间的关联程度，发掘与耐盐性状紧密关联的SNP位点，明晰关联位点的等位变异，揭示SNP位点与耐盐性状的连锁关系。这对于豇豆的生产和遗传育种有着重要的理论意义和应用价值。

豇豆（Vigna unguiculata（L.）Walp.）是我国主要的豆类蔬菜作物之一，土壤盐化加剧产生的盐害是豇豆生产中的主要危害之一，探究豇豆耐盐的基因型差异，以及耐盐相关的遗传变异，具有理论意义，也有应用价值。本项目研究结果表明，豇豆品种资源的耐盐能力差异明显，筛选出盐耐受型品种11个，盐敏感型品种8个，41个中度耐盐品种，且豇豆耐盐性相关的性状差异显著，其变异大多呈正态分布，是典型数量性状的特征。采用简化基因组测序技术RAD-seq对F2作图群体的170个个体进行分型，构建豇豆基因组分子遗传图谱。结果得到8个连锁群，与豇豆基因组倍型（n=11）一致。此图谱总长度为194.25 cM，在11连锁群上分布有17,996个SNP位点，位点间平均间距为0.066 cM,最长的连锁群为LG1的198.85 cM，最短为LG11的76.19 cM。基于该图谱和F2:3群体产量性状，采用CIM（复合区间作图）法进行豇豆产量相关性状的QTL定位，共检测到11个QTL位点，分布在7个连锁群上（LG4、5、6、7、9、10和11）。采用RNA-seq转录组测序技术，进行盐耐受型和盐敏感型豇豆品种的转录组比较，发掘出与耐盐相关的343个差异表达基因（DEGs），其中包括根部的216 DEGs和叶部的127 DEGs，采用qRT-PCR验证了盐胁迫诱导的16个 DEGs，将这16个豇豆苗期耐盐相关的候选基因，与豇豆基因组草图进行序列比对分析，发现其中的15个DEGs定位到豇豆基因组上，分布在10条不同染色体上（Vu01、Vu02、Vu03、Vu04、Vu05、Vu06、Vu07、Vu09、Vu10、Vu11），及其连锁的47个SNP位点。此外，对拟南芥RPD3 型组蛋白去乙酰化酶HDA9参与拟南芥响应盐胁迫过程的研究表明，拟南芥HDA9突变体在盐和干旱的胁迫下导致随机的14个响应水分胁迫的基因的启动子上组蛋白H3K9乙酰化水平增高，HDA9可能是一种新型染色质蛋白，它可以通过调节拟南芥中相关应答基因组蛋白乙酰化水平负调节拟南芥对盐和干旱的敏感性。本研究的成果对豇豆抗盐性资源的理论研究与开发利用具有重要意义，而且有助于巩固我国豇豆研究领域在世界上的优势地位。