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大豆[Glycine max(L.)Merr.]是世界上重要的粮食和油料作物,为动物和人类提供了丰富的的油分和蛋白质。大豆的产量一直是人们关心的重点,培育高产,优质的大豆品种一直是育种家的首要目标。大豆产量相关性状是复杂的数量性状,受多基因控制。野生大豆(Glycine soja Sieb.&Zucc.)是栽培大豆的近缘野生种,其遗传多样性比栽培大豆高,可作为栽培大豆改良的重要遗传资源。此外,大豆裂荚会导致大豆大量减产,并且随着气候条件的恶化,裂荚对大豆的生产造成更大的损害,因此培育具有抗裂荚的大豆新品种始终是育种家的重要目标之一。为了探索大豆产量相关性状的遗传基础和大豆分子标记辅助选择的应用,本研究通过利用重组自交系(RIL)群体进行QTL定位和利用种质资源构成的群体进行关联分析的方法鉴定栽培大豆和野生大豆产量相关性状的QTL和SNP。基于关联分析的结果,本试验还鉴定到了野生大豆百粒重相关基因GsCID1和裂荚相关基因Glyma09g06290,并利用表达量和多态性分析初步验证了这两个基因的功能。此外,本试验还开发了针对这两个基因的功能性dCAPS标记。主要研究内容及结果如下:1.对科丰一号×南农1138-2组合构建的重组自交系群体(184个家系)进行重测序构建高密度的遗传图谱(bin-map),此bin-map包含3420个bin标记,总遗传距离为1904cM。利用此遗传图谱对RIL群体在3个环境下的7个产量相关性状进行QTL定位。定位结果共检测到44个QTL,其中17个QTL在两个或三个环境中被检测到。株高共检测到6个QTL,分布在5、6、10、11、12号染色体;主茎节数共检测到7个QTL,分布在6、10、11、12、13、15号染色体;分枝数共检测到3个QTL,分布在4、15、16号染色体;单株荚数共检测到7个QTL,分布在6、10、11、12、13、18、19号染色体;单株粒数共检测到8个QTL,分布在1、6、10、11、12、18号染色体;百粒重共检测到6个QTL,分布在4、6、1 1、16、17号染色体;单株产量共检测到7个QTL,分布在3、6、10、11、17号染色体。2.利用本实验室开发的NJAU 355K SoySNP大豆芯片对自然群体在3个环境下的7个产量相关性状进行关联分析。结果表明:各性状在材料间存在显著的差异,大多数性状在不同试验点和年份间也存在极显著的差异,且株高的遗传率最高,为90.61%。共检测到266个SNP-性状关联,其中25个SNP在2个或3个环境中观测到。株高检测到 147 个 SNP,分布在 1、2、3、5、6、7、9、11、12、13、15、16、19及20号染色体;主茎节数29个SNP,分布在1、2、3、7、10、11、13、16及19号染色体;分枝数27个SNP,分布在1、4、7、13、14、17、18和19号染色体;单株荚数24个SNP,分布在2、4、6、9、13、14、15、18和19号染色体;单株粒数9个SNP,分布在2号和6号染色体;百粒重21个SNP,分布在1、4、5、7、8、11、16、17及20号染色体;单株产量9个SNP,分布在2、5、14、15、18号染色体。3.利用NJAU 355K SoySNP在五个环境下对大豆裂荚性状进行关联分析。共有128个SNP与大豆裂英显著相关。在这些标记中,16号染色体上的112个SNP位于裂荚主效QTL(qPDH1)中。另外,在1、8、9、1 1和18号染色体上分别鉴定到1、10、3、1和1个SNP。根据10个显著的SNP,本试验鉴定了 6种裂荚相关单倍型和优异的SNP,其中Hap2和Hap3为最佳单倍型。此外,在9号染色体上鉴定到2个SNP与裂荚率在2个环境下显著相关,根据这2个SNP的物理位置和基因的表达模式,Glyma09g06290被鉴定为候选基因。qRT-PCR结果表明Glyma09g06290在荚发育后期的表达量显著升高,且在高裂荚率的材料里表达量要高于在低裂荚率的材料。在20个高裂荚率材料和22个低裂荚率材料对Glyma09g06290进行了测序,测序共鉴定了 5个多态性位点,且这5个多态性位点与裂荚率显著相关。Glyma09g06290在极端材料的表达量和裂荚率的相关性分析表明Glyma09g06290可能正调控大豆裂荚(r=0.58,P<0.05)。以上结果初步验证了 Glyma09g06290可能是大豆裂荚相关的基因。此外,基于Glyma09g06290内部的多态性开发了功能性dCAPS标记。4.利用NJAU 355K SoySNP大豆芯片对96份野生大豆在多个环境下的5个产量相关性状进行关联分析。共有41个SNP与两个或两个以上环境中的性状显著相关,其中29个、7个、3个和2个SNP分别与百粒重、成熟期、单株产量和开花期相关。基于这41个显著的SNP,本试验对大豆参考基因组W05进行了 BLAST搜索,共鉴定到20个候选基因。对20个基因在各个组织和种子发育时期各个阶段的表达模式进行研究,其中一个候选基因GsCID1(Glysofa.04g010563)在种子发育过程中高度表达,且该基因包含两个显著的SNP-AX-93713187和AX-93713188。进一步的多态性分析表明GsCID1与百粒重显著相关,并鉴定了其优异的单倍型。基于GsCID1内部的SNP开发了 dCAPS标记,标记的有效性验证表明该标记与百粒重高度相关,且被证实是一个功能性标记。