基于染色体片段代换系的大豆主茎节数QTL精细定位及育种应用

The genetic basis of ideal plant type is high yield potential, and number of main stem section constitutes one of the important traits of soybean plant type, its genetic mechanism and breeding potential still to be clear. There are many heritable variation in The G.soja. This application should use of G.soja chromosome segment substitution line on the basis of the main stem node number of soybean QTL location, we will increase the number of Molecular markers, and we will build target QTL secondary separation group for precise positioning. On the one hand, we can gain tight chain of molecular markers used for assisted breeding selection. On the other hand, we will figure a clone the target gene in combination with soybean genome sequence information. We will use the candidate gene association analysis and role in the development of transgenic technology evaluation of these genes in plant type, and we will analyze the evolution characteristics in wild soybean and cultivated soybean. In the end, we will contain the number of main stem section identified genes most superior genotype and haploid type. It will provide a new resource for soybean plant type breeding.

理想株型是高产潜力的遗传基础，而主茎节数是构成大豆株型的重要性状之一，其遗传机理及其育种潜力仍待明确。野生大豆中蕴含了丰富的遗传变异，本申请拟在利用野生大豆染色体片段代换系对大豆主茎节数QTL初定位的基础上，增加标记数量，构建目标QTL的次级分离群体，进行精细定位。一方面获得紧密连锁的分子标记，用于辅助育种选择；另一方面结合大豆基因组序列信息，图位克隆目标基因，应用候选基因关联分析和转基因技术评价这些基因在株型发育中的作用，分析其在野生大豆和栽培大豆中进化演变特点。最终鉴定出控制大豆主茎节数基因的最优等位基因及单倍型，为大豆株型育种提供新的资源。

大豆主茎节数是构成大豆理想株型的重要因子，也是大豆高产潜力的遗传基础，但其遗传机理及其育种潜力仍需深入研究。本课题组以具有丰富遗传变异的野生大豆N24852（G.soja）为供体，以南方大豆骨干亲本NN1138-2（G.max）为受体构建染色体片段代换系，在此基础上构建次级分离群体，结合新开发的SNP、Indel 和全基因组SSR标记，精细定位主茎节数QTL；借助生物信息学方法和大豆全基因组信息，图位克隆目标基因。结果表明：通过连锁分析在大豆F连锁群（13号染色体）定位到两个主茎节数QTLs，其中一个位于标记BARCSOYSSR_13_1410和BARCSOYSSR_13_ 1422之间，物理距离为230.0Kb；另一个主茎节数QTL位于标记BARCSOYSSR_13_1525和BARCSOYSSR_13_1541之间，物理距离为319.4Kb。获得BARCSOYSSR_13_1422，BARCSOYSSR _13_1419，BARCSOYSSR_13_1416等5个与目标性状紧密连锁的分子标记，可用于分子标记辅助选择育种。此外，通过QTL-seq分析在大豆13号染色体约1.74Mb的基因组区域检测到一个大豆主茎节数QTL，与连锁分析第一个QTL所在标记区间重合，可能属于同一个位点，两种方法相互验证，增加了定位的可靠性。通过全基因组测序和BSA分析获得17个主茎节数候选基因，参考Williams82基因组注释信息，遴选了4个候选基因（Glyma.13g231000，Glyma. 13g231100，Glyma.13g233600和Glyma.13g252900）进行定量分析，其中Glyma.13g252900和Glyma.13g231100两个基因在大豆CSSL3228和NN1138-2营养生长阶段茎组织中表达量存在显著差异，Glyma.13g252900基因可能对大豆主茎节数起正向调控作用，Glyma.13g231100基因可能大豆主茎节数起负向调控作用。在野生大豆N24852中克隆了目的基因Glyma.13G252900和Glyma.13g231100，通过本研究获得的与目标性状紧密连锁的分子标记及克隆获得的与主茎节数相关基因对分子标记辅助选择育种和理想株型新材料的创制奠定了基础。