





中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (11): 2079-2091.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.11.003
所属专题: 专题——大豆抗病性、产量与品质的相关性
• 专题:大豆抗病性、产量与品质的相关性 • 上一篇 下一篇
张玉梅1(
), 丁文涛2,3(
), 蓝新隆1, 李清华4, 胡润芳1, 郭娜2,3, 林国强1(
), 赵晋铭2,3(
)
收稿日期:2022-11-28
接受日期:2023-01-03
出版日期:2024-06-01
发布日期:2024-06-07
通信作者:
联系方式:
张玉梅,E-mail:zym1122@126.com。丁文涛,E-mail:wentaoding@126.com。张玉梅和丁文涛为同等贡献作者。
基金资助:
ZHANG YuMei1(
), DING WenTao2,3(
), LAN XinLong1, LI QingHua4, HU RunFang1, GUO Na2,3, LIN GuoQiang1(
), ZHAO JinMing2,3(
)
Received:2022-11-28
Accepted:2023-01-03
Published:2024-06-01
Online:2024-06-07
摘要:
【目的】可溶性糖含量是鲜食大豆重要的品质性状之一,研究大豆鲜籽粒可溶性糖含量的遗传变异,深入解析可溶性糖含量的遗传机制,为鲜食大豆种质创新及品质育种提供依据。【方法】利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆生态区和南方大豆生态区的133份大豆地方种质,在2021年连江春季、福清春季和秋季3个环境下对鲜籽粒可溶性糖含量进行表型测定,结合82 187个高质量SNP标记,基于混合线性模型MLM(Q+K)对可溶性糖含量进行全基因组关联分析,挖掘可溶性糖含量显著相关的SNP位点,并以显著SNP位点为中心,两端各扩展119.07 kb连锁不平衡衰减距离为候选区间,根据候选区间内基因的注释和组织表达信息预测候选基因。【结果】3个环境下,鲜籽粒可溶性糖含量的变异范围为3.37—33.84 mg·g-1,遗传变异系数为24.59%—32.69%,可溶性糖含量遗传率为68.14%。通过全基因组关联分析,连江春季、福清春季和秋季3个环境下分别检测到与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP有6、8和22个,表型变异解释率为12.43%—29.27%,以表型变异解释率较高的9个显著SNP位点所在的候选区间进行搜索,共获得86个基因,结合基因注释和组织表达信息,进一步筛选到9个候选基因,主要涉及转录因子、糖蛋白家族和糖类合成转运等生物学过程。其中,Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300在大豆种子及荚中表达水平较高,可作为大豆鲜籽粒可溶性糖的最具潜力候选基因。【结论】通过全基因组关联分析,检测到36个与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP,进一步筛选出9个候选基因可能参与大豆鲜籽粒可溶性糖含量的调控,其中,Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300可作为调控大豆鲜籽粒可溶性糖含量的关键目标基因。
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表1
大豆地方种质群体鲜籽粒可溶性糖含量的描述性统计、方差分析及遗传率"
| 环境 Environments | 均值 Mean (mg·g-1) | 标准差 SD (mg·g-1) | 最小值 Min. (mg·g-1) | 最大值 Max. (mg·g-1) | 变异系数 CV (%) | 显著性Significance | 遗传率 h2 (%) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FG | FE | FG×E | |||||||
| 2021CLJ | 8.73 | 2.850 | 3.37 | 19.05 | 32.69 | 3.01** | 4.38** | 7.20** | 68.14 |
| 2021CFQ | 10.74 | 2.641 | 5.68 | 18.79 | 24.59 | ||||
| 2021QFQ | 11.19 | 3.431 | 4.22 | 33.84 | 30.66 | ||||
| 平均Mean | 10.31 | 2.161 | 6.03 | 22.10 | 20.96 | ||||
表2
与大豆鲜籽粒可溶性糖显著关联的SNP位点"
| 环境 Environments | 标记 Markers | 染色体 Chromosome | 物理位置 Position (bp) | 等位变异 Allelic | 显著性 -log10(P) | 表型变异解释率 R2 (%) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2021CLJ | AX-90503091 | 1 | 51857659 | G/A | 3.53 | 14.28 |
| AX-90375080 | 6 | 4456132 | A/G | 3.72 | 15.15 | |
| AX-90439820 | 14 | 7015035 | C/T | 3.59 | 14.64 | |
| AX-90326993 | 16 | 28742781 | T/C | 3.66 | 14.68 | |
| AX-90345551 | 16 | 28826370 | C/T | 3.86 | 15.72 | |
| AX-90366289 | 16 | 32782857 | T/G | 3.69 | 14.92 | |
| 2021CFQ | AX-90498034 | 3 | 38220637 | G/A | 3.71 | 14.08 |
| AX-90388849 | 3 | 38318720 | C/A | 3.85 | 14.75 | |
| AX-90399131 | 6 | 41556768 | G/A | 3.99 | 15.32 | |
| AX-90305393 | 6 | 41636432 | T/C | 3.65 | 13.81 | |
| AX-90414763 | 6 | 41661485 | T/C | 3.90 | 15.08 | |
| AX-90521281 | 6 | 41672853 | G/T | 3.90 | 15.08 | |
| AX-90430712 | 6 | 41739316 | G/A | 3.56 | 13.43 | |
| AX-90491158 | 18 | 833161 | A/C | 3.79 | 14.36 | |
| 2021QFQ | AX-90523492 | 1 | 1643221 | T/C | 4.13 | 19.65 |
| AX-90471910 | 2 | 15509622 | T/G | 3.73 | 14.71 | |
| AX-90463831 | 5 | 37457082 | G/A | 4.33 | 16.52 | |
| AX-90337094 | 8 | 18928439 | C/G | 3.87 | 13.99 | |
| AX-90515230 | 8 | 18936718 | C/T | 4.04 | 16.18 | |
| AX-90318719 | 8 | 27518867 | T/G | 3.52 | 12.43 | |
| AX-90511533 | 8 | 34944396 | C/T | 3.70 | 13.72 | |
| AX-90474383 | 9 | 6551732 | T/G | 3.58 | 13.30 | |
| AX-90385515 | 9 | 6624803 | A/C | 3.51 | 13.64 | |
| AX-90358417 | 9 | 6771694 | T/A | 3.81 | 13.83 | |
| AX-90308466 | 9 | 6801826 | C/T | 3.58 | 13.28 | |
| AX-90423241 | 9 | 6931879 | T/C | 3.57 | 12.90 | |
| AX-90343217 | 9 | 6940434 | C/T | 3.71 | 13.46 | |
| AX-90409115 | 9 | 6969624 | T/C | 3.73 | 13.94 | |
| AX-90407481 | 10 | 3759843 | G/A | 3.82 | 14.71 | |
| AX-90467097 | 10 | 41183218 | C/T | 3.69 | 14.45 | |
| AX-90376167 | 11 | 32722314 | A/G | 3.54 | 12.78 | |
| AX-90350462 | 13 | 13577053 | A/G | 4.35 | 16.45 | |
| AX-90317931 | 13 | 18042528 | T/G | 3.89 | 13.17 | |
| AX-90364912 | 15 | 5490816 | C/T | 3.91 | 16.89 | |
| AX-90351400 | 16 | 31631250 | C/T | 6.81 | 29.27 | |
| AX-90304999 | 18 | 46549803 | G/A | 3.69 | 13.49 |
表3
显著标记关联的基因信息"
| 标记 Marker | 物理位置 Position (bp) | 染色体 Chromosome | 等位变异 Allelic | 关联基因 Associated gene | 位置与变异 Region and variant |
|---|---|---|---|---|---|
| AX-90523492 | 1643221 | 1 | T>C | Glyma.01g015600 | 基因下游Downstream |
| Glyma.01g015800 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.01g015900 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.01g016100 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.01g016500 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.01g016800 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.01g016900 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.01g017000 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.01g017200 | 外显子,同义突变Exon, synonymous | ||||
| Glyma.01g017300 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.01g017400 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.01g018300 | 基因上游Upstream | ||||
| AX-90375080 | 4456132 | 6 | A>G | Glyma.06g057700 | 基因下游Downstream |
| Glyma.06g058000 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.06g058100 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.06g058500 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.06g058600 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.06g059000 | 内含子突变Intron variant | ||||
| Glyma.06g059500 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g059700 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g060200 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g060300 | 基因上游Upstream | ||||
| AX-90399131 | 41556768 | 6 | G>A | Glyma.06g245400 | 基因下游Downstream |
| AX-90414763 | 90414763 | 6 | T>C | Glyma.06g245500 | 基因下游Downstream |
| AX-90521281 | 90521281 | 6 | G>T | Glyma.06g245600 | 基因下游Downstream |
| Glyma.06g245700 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.06g245800 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.06g245900 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.06g246000 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.06g246100 | 上游基因突变Upstream gene variant | ||||
| Glyma.06g246200 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g246300 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g246400 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g246500 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g246600 | 外显子,非同义突变Exon, nonsynonymous | ||||
| Glyma.06g246800 | 外显子,同义突变Exon, synonymous | ||||
| Glyma.06g246900 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g247100 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g247200 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g247300 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.06g247600 | 基因上游Upstream | ||||
| AX-90515230 | 18936718 | 8 | C>T | Glyma.08g230100 | 基因下游Downstream |
| Glyma.08g230600 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.08g230800 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.08g230900 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.08g231000 | 内含子突变Intron variant | ||||
| Glyma.08g231400 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.08g231500 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.08g231600 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.08g231800 | 基因上游Upstream | ||||
| AX-90350462 | 13577053 | 13 | A>G | Glyma.13g042100 | 基因下游Downstream |
| Glyma.13g042200 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.13g042300 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.13g042600 | 外显子,同义突变Exon synonymous | ||||
| Glyma.13g042700 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.13g042800 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.13g042900 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.13g043000 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.13g043500 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.13g043600 | 基因上游Upstream | ||||
| AX-90345551 | 28826370 | 16 | C>T | Glyma.16g131800 | 基因下游Downstream |
| Glyma.16g131900 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.16g132000 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.16g132100 | 基因间变异Intergenic region | ||||
| Glyma.16g132200 | 基因间变异Intergenic region | ||||
| Glyma.16g132500 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.16g132600 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.16g132700 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.16g132800 | 基因上游Upstream | ||||
| AX-90351400 | 31631250 | 16 | C>T | Glyma.16g155100 | 基因下游Downstream |
| Glyma.16g155200 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.16g155300 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.16g155400 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.16g155500 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.16g155600 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.16g155700 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.16g155800 | 基因下游Downstream | ||||
| Glyma.16g156100 | 外显子,非同义突变Exon, nonsynonymous | ||||
| Glyma.16g156200 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.16g156300 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.16g156400 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.16g156500 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.16g156600 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.16g156700 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.16g156800 | 基因上游Upstream | ||||
| Glyma.16g157100 | 基因上游Upstream |
表4
大豆鲜籽粒可溶性糖候选基因功能注释"
| 候选基因 Candidate genes | 同源基因 Homologous gene | 功能注释 Function annotation |
|---|---|---|
| Glyma.01g016100 | AT1G05670.1 | PPR超家族蛋白PPR superfamily protein |
| Glyma.01g016500 | AT4G25960.1 | P-糖蛋白2 P-glycoprotein 2 |
| Glyma.06g058600 | AT5G21280.1 | 富含羟脯氨酸的糖蛋白Glycoprotein rich in hydroxyproline |
| Glyma.08g231800 | AT1G30320.1 | Remorin家族蛋白Remorin family protein |
| Glyma.13g042100 | AT5G53140.1 | 蛋白磷酸酶2C家族蛋白Protein phosphatase 2C family proteins |
| Glyma.16g131800 | AT4G36360.1 | β-半乳糖苷酶3 β-galactosidase 3 |
| Glyma.16g155300 | AT3G60530.1 | GATA转录因子GATA transcription factors |
| Glyma.16g156800 | AT1G22710.1 | 蔗糖质子转运体2 Sucrose proton transporter 2 |
| Glyma.16g157100 | AT1G71880.1 | 蔗糖质子转运体1 Sucrose proton transporter 1 |
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