论文部分内容阅读
大豆[Glycine max（L.）Merr.]起源于中国,是重要的植物蛋白质和食用油脂来源,作为油料经济作物,在农业生产中占据重要的地位。江淮地区是我国大豆重要产区,季节性干旱时常发生,发掘适合本地区种植的新材料及其耐旱基因十分必要。本研究选用210份江淮大豆育成新品种（系）及其部分亲本,于2015和2016两年进行旱棚盆栽试验,以苗期的地上部干重、株高、主根长、根干重4个性状的耐旱系数和成株期的地上部干重、株高、主茎节数、单株粒数、百粒重5个性状的耐旱系数为指标,通过主成分分析、隶属函数值法和聚类分析分别对其苗期、成株期耐旱性进行综合评价,筛选耐旱材料;进一步利用覆盖该群体的63513个SNP标记信息进行遗传多样性分析、连锁不平衡估计和群体结构分析,通过TASSEL V 5.2软件中的混合线性模型（PCA+K）对江淮大豆育种群体苗期、成株期的相关性状最优线性无偏估计值（BLUP）及其耐旱系数进行全基因组关联分析。主要结果如下:1.江淮大豆育种种质苗期、成株期耐早性鉴定苗期试验:与正常供水相比,干旱胁迫下4个性状均显著降低,地上部干重、根干重、株高和主根长平均值分别减小54%、42%、39%和15%;方差分析显示各性状在水分处理间和材料间均存在极显著差异,株高和根干重2个性状上基因型、水分处理和年份三因子间一级互作效应均极显著。地上部干重与株高、根干重间以及主根长与根干重间的耐旱系数存在显著正相关,反映指标间有内在联系;主成分分析提取的前3个相互独立的主成分的累积贡献率达83.61%,能较好地替代原有4个信息部分重叠的性状;进一步获得耐旱性综合评价D值,结合聚类分析将所有材料分为强耐旱、耐旱、中间耐旱、干旱敏感和干旱极敏感5类。共鉴定出强耐旱材料5份（包括IA2077（L160）、YC4H/NN88-31//NN73-935（L077）、蒙 8108（L001）、NN88-48/NN86-4（L078）和NN88-48/D76-1609（L079））和耐旱材料57份。来自淮南和淮北地区的强耐旱或耐旱材料分别为27份（占该地区83份材料的32.53%）和19份（占该地区76份材料的25.00%）。成株期试验:与正常供水相比,干旱胁迫下5个性状均显著降低,地上部干重、株高、主茎节数、单株粒数和百粒重平均值分别减小39%、22%、6%、45%和7%;方差分析显示各性状在基因型间、水分处理间和年份间均存在极显著差异,各性状上基因型、水分处理和年份三因子间一级和二级互作效应均极显著。地上部干重耐旱系数与株高、主茎节数、单株粒数、百粒重间耐旱系数存在显著正相关,反映了指标间存在内在联系;主成分分析提取的前3个相互独立的主成分的累积贡献率达80.42%,能较好地替代原有5个信息部分重叠的性状;进一步获得耐旱性综合评价D值,结合聚类分析将所有材料划分为强耐旱型、耐旱型、中间耐旱型、干旱敏感型和干旱极敏感型5类。共鉴定出强耐旱材料（吉林31（L168）、汾豆51（L039））2份、耐旱材料27份。来自淮北和淮南地区的强耐旱或耐旱材料分别为14份（占该地区67份材料的20.89%）和7份（占该地区71份材料的9.86%）。2.SNP标记的遗传多样性分析、连锁不平衡估计及群体结构分析供试江淮大豆育种种质群体SNP主要等位基因的平均频率为0.788,平均多态性信息量为0.247,平均核苷酸多样性为0.301;遗传多样性分析表明该群体存在着丰富的遗传变异;全基因组连锁不平衡平均的衰减距离在400Kb左右;按Neighbor-Joining聚类分析可将197份江淮大豆育种种质划分为三类,分别为:亚群1（76份）,多数材料主要是由亲本NN86-4衍生而来;亚群2（35份）,多数材料主要是由亲本通州豆和六丰衍生的;亚群3（86份）,多数材料主要是由亲本NN88-48衍生的。主成分分析结果与Neighbor-Joining聚类结果相似。3.江淮大豆育种种质苗期、成株期耐旱性全基因组关联分析苗期试验:在-log10 P≥4.0的显著水平下,在干旱胁迫和正常供水条件下以地上部干重、株高、主根长和根干重4个性状最优线性无偏估计值（BLUP）及其耐旱系数共关联到21个SNP位点（干旱:9个;正常供水:1个;耐旱系数:11个）,其中Gm0340054626位点位于前人报道的区段内;基于与耐旱性或耐旱代谢机理相关的功能注释结果,初步筛选出17个耐旱性候选基因,其中Glyma03g32500、Glyma03g32440和Glyma03g32290基因与株高关联,Glyma08g45560基因与主根长关联。成株期试验:在-log10P≥4.0的显著水平下,在干旱胁迫和正常供水条件下以地上部干重、株高、主茎节数、单株粒数和百粒重5个性状最优线性无偏估计值（BLUP）及其耐旱系数共关联到32个SNP位点（干旱:5个;正常供水:16个;耐旱系数:11个）;筛选出57个耐旱性候选基因,其中与百粒重关联的耐旱候选基因较多。