利用野生大豆染色体片段代换系精细定位百粒重QTL及候选基因挖掘

100-seed weight is an important agronomic trait that is a restrictive factor in soybean unit yield. A chromosome segment substitution lines (CSSLs) covering the whole genome of wild parent ZYD00006 was constructed by cross and backcross of ZYD00006 (donor parent) with cultivar Suinong 14 (recurrent parent).There are significant difference in 100-seed weight of parents. Three QTL underlying 100-seed weight were identified. Introgressed fragments length were less than 10cM in two of three ones. According to three candidate loci, the chromosome segment substitution lines including candidate ones were selected in advanced generation. Residual heterozygous line(RHL) and single segment substitution lines(SSSLs) were constructed by heterozygous or homozygous target fragments in CSSLs respectively. QTL fine mapping will be realized by secondary (RHL and SSSLs) populations. Candidate genes will be predicted Combining with genome information of parents. Genes underlying 100-seed weight will be cloned through the RT-PCR technology to analysis the expression of candidate genes. Genetic effects will be evaluated in single segment substitution lines. The results of this study will provide the theoretical foundation for the study of 100-seed weight in soybean.

大豆百粒重性状是重要的产量因子，是制约大豆单产的重要农艺性状。本研究以在百粒重性状上差异显著的栽培大豆绥农14与野生大豆ZYD00006（两亲本均已重测序）经杂交、回交构建了一套覆盖野生大豆全基因组的染色体片段代换系，利用这套材料定位获得百粒重性状的3个重要候选QTL，其中2个位点的野生片段导入长度小于10cM。针对这3个候选位点所在导入片段，在代换系高世代中选择含有目标片段的CSSLs个体，分别利用目标片段杂合与纯合个体构建RHL群体与单片段代换系。利用次级分离群体，在目标区段完成引物加密，实现精细定位；结合双亲基因组重测序信息，预测候选基因，通过RT-PCR技术分析候选基因的表达情况，克隆百粒重相关基因并利用单片段代换系估算基因的遗传效应。本研究结果将为大豆百粒重性状的研究提供理论基础。

大豆（Glycine max L.）百粒重性状与产量一般呈正相关，属于重要且复杂的数量性状，受多基因调控。挖掘影响百粒重性状的基因，对于大豆高产品种选育具有重要意义。.本研究利用栽培品种绥农14（轮回亲本）与野生大豆ZYD00006（供体亲本）为亲本构建的全基因组导入系材料，从中筛选出大粒个体与小粒个体，构建了百粒重极端材料。利用百粒重极端材料及其衍生出的次级分离群体进行QTL精细定位；挖掘影响百粒重候选基因；利用荧光定量PCR技术验证百粒重候选基因。研究结果分为以下三部分：.（1）百粒重性状QTL定位：利用全基因组导入系，初步定为得到29个百粒重QTLs。对导入系材料进行百粒重性状筛选，分别筛选出17个株系的大粒材料和25个株系的小粒材料。基因型检测定位到15个百粒重QTLs，分布于9个连锁群，其中有14个QTLs负向调控百粒重性状，1 QTL正向调控百粒重性状。.（2）百粒重性状QTL精细定位：利用元分析结果，以亲本绥农14与百粒重极端材料进行回交、自交获得大于2000株F2。利用C1536×SN14组合的630株F2对百粒重候选区间进行引物加密，获得百粒重候选位点：QSW-B1-1。在候选区间内获得45个基因，将已发表的作物粒重相关基因与百粒重候选区间进行同源性分析，在候选区间检测到GmbZIP001基因， GmbZIP001、GmbZIP002的同源基因影响鹰嘴豆百粒重性状，故将GmbZIP001作为百粒重性状研究的候选基因。.（3）百粒重性状候选基因表达分析：对比双亲间GmbZIP001编码序列在两亲本间不存在差异（DNAMAN 8），GmbZIP001的5’UTR序列在两亲本间存在1个SNP（T-C）。进一步利用荧光定量PCR技术对GmbZIP001进行表达分析，取百粒重极端材料和RIL资源为荧光定量研究材料，于子粒发育的R3-R8时期（Soybase Ontology）取样，检测GmbZIP001、GmbZIP002在亲本、大粒、小粒材料中的表达情况。检测到GmbZIP001在绥农14的各个时期均有表达，在R8时期相对表达量达到最大，为10.99倍。此外，在子粒发育的R8时期，小粒材料的相对表达量最高可达9.6倍，结合QTL加性效应值可以初步推断，GmbZIP001基因影响大豆百粒重性状，并推测对百粒重起负向调控作用。