近日,我院大豆团队在国际学术期刊《Agronomy》(IF=4.1,JCR Q1区,中科院农林科学2区)发表题为“Genome-Wide Mapping Reveals Major and Stable Quantitative Trait Loci for Seed Oil Content in Soybean”的研究论文。该研究在大豆脂肪含量的遗传解析与育种应用方面取得了新进展。
大豆作为全球最重要的油料作物,关乎我国的食用油供给与粮食安全。针对大豆脂肪含量遗传调控机制复杂、以往鉴定的QTLs稳定性差且效应小、难以应用于育种实践等难题,大豆团队开展了系统性攻关。以“肥东”与“灌云”杂交衍生的201个重组自交系(RIL)群体为材料,在5个不同环境下开展了大豆脂肪含量的表型鉴定。结果显示,该群体脂肪含量的广义遗传力高达92.34%,表明该性状受遗传因素主导。
研究方法上,利用ddRAD-seq技术对群体进行基因分型,构建了一张包含11,220个SNP标记的高密度遗传图谱,总图距2,507.62 cM,标记间平均距离仅0.22 cM。在此基础上,联合运用4种连锁定位方法和1种关联分析方法进行交叉验证,有效降低了假阳性风险,提高了定位精度。
通过多方法、多环境的系统分析,研究共鉴定出24个脂肪含量相关QTLs。其中,8个QTLs在至少3个环境中被重复检测到,表现出良好的稳定性;7个QTLs被全部5种定位方法一致检出。尤为重要的是,3个主效稳定QTLs(qOil-5-4、qOil-9-2和qOil-10-3),表型变异解释率均超过10%,且在多个环境中稳定表达。这意味着这3个QTLs所携带的优异等位基因有望在不同环境下稳定提升大豆脂肪含量,具有极高的育种应用价值。此外,候选区间内除已知基因GmMFT外,还发现6个在种子发育期高表达的新基因,可能参与脂肪合成调控,为后续开展基因功能验证、解析大豆脂肪合成调控网络提供了重要的候选基因。
FG-RIL群体中脂肪含量数量性状位点(QTLs)在大豆染色体上的分布
携带3个主效稳定QTLs不同等位基因的重组自交系(RILs)之间的脂肪含量的个体和组合表型效应
该研究成果不仅为大豆脂肪含量的遗传解析提供了新认知,也为标记辅助选择育种提供了可靠基因资源,对提升我国大豆自给率和食用油安全具有重要的科学意义和应用价值。
淮阴农科所大豆团队李曙光副研究员为论文第一作者,淮阴农科所大豆团队徐海风副研究员和南京农业大学郭娜副教授为共同通讯作者,淮阴农科所为第一通讯单位。本研究得到了江苏省自然科学基金、淮安市农业科学研究院科研发展基金、江苏省重点研发计划(现代农业)等项目资助。
论文链接:https://doi.org/10.3390/agronomy16181753