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菜用大豆主要品质性状的遗传与基因定位研究

赵晋铭

   菜用大豆[Glycine max(L.)Merrill],属豆科,俗称毛豆,属大豆的专用型品种,也是一种重要的豆类蔬菜。其味道鲜美、食用方便、营养丰富,是我国和东南亚国家人们喜爱的一种常用蔬菜,我国菜用大豆的出口创汇前景看好。目前国际市场对菜用大豆的品质要求日益提高,而国内关于菜用大豆的研究同日本、台湾省相比,有很大差距,尤其在菜用大豆的食用品质性状的遗传育种学方面缺乏深入的研究。本研究主要针对与菜用大豆鲜籽粒食用品质相关的可溶性糖、淀粉含量,与营养品质相关的蛋白质、脂肪含量,以及与商品性有关的荚形、粒重、出仁率等性状为研究对象,具体对相关性状的积累发育规律、遗传机制以及基因定位进行深入研究,获得了与目标性状紧密连锁的分子标记,这对开展菜用大豆标记辅助选择品质育种,提高我国菜用大豆市场竞争力具有重要的理论及实践意义。本研究的主要结果如下: 1.本文利用新培育的南农系列菜用大豆品种(系):南农95C-7、南农95C-15和南农99-10,对其荚粒品质发育特性进行研究,结果表明:荚的外形(长、宽、厚)发育呈“S”型生长曲线;百粒鲜重和青籽粒可溶性糖、淀粉含量的积累过程可用三次方程模拟。由模拟结果可知,在R_6前期,菜用大豆荚长、宽已达到其固有的大小,此时影响菜用大豆外观和食用品质的因素主要是荚厚、百粒鲜重、可溶性糖和淀粉含量等。在本试验中各性状最大值积累的先后顺序为淀粉>荚厚>百粒鲜重>可溶性糖,淀粉最大值的积累早于其它三个因素,百粒鲜重和可溶性糖的积累与淀粉积累的趋势相似,在达到最大值后由于失水、转化迅速下降,而荚厚达到最大值后,变化很小,兼顾产量、品质确定最佳采摘期为R_6的中后期。 2.应用植物数量性状主基因+多基因分离分析法,对南农95C-7×南农95C-15和怀远大青豆×泾县细粒黄两个杂交组合的P_1、P_2、F_1、F_2四个世代群体可溶性糖、淀粉含量,以及蛋白质和脂肪含量进行联合分析,结果表明:四个性状均属于两对主基因控制,同时存在多基因修饰作用,其中主基因遗传率较高,分别为40.4%~85.8%、77.4%~85.4%、78.2%、71.9%,多基因遗传率相对较低,改善菜用大豆品质性状重在主基因的利用,兼顾多基因的积累。 3.利用以重组自交系NJ(SP)BN群体构建的基于SSR的分子遗传图谱(包括24个连锁群,268个标记位点),对菜用大豆可溶性糖、淀粉、出仁率、百粒鲜重等性状进行QTL定位研究。结果表明,通过两年相关品质性状的测定,采用Win QTL Cartographer Version 2.5的复合区间作图法(CIM)共检测到20个控制菜用大豆出仁率、百粒鲜重、可溶性糖、淀粉含量的QTL,位于11个不同的连锁群(D1a、E、N、J、G、C1-1、H-1、M-2、A1、A2、和I)表型贡献率为6.65%-15.57%,超过10%的有7个位点,所检测到的QTL的贡献率偏低,另外用QTL Mapper 1.6对两年的数据进行联合分析,共检测到9个与CIM法检测区间相同的QTL位点,位于8个不同的连锁群上,表型贡献率为4.85%~12.93%,其中有4个位点与环境存在显著的互作效应。其余用CIM法检测到的11个QTL有待进一步验证。在筛选得到的与品质性状QTL共分离或紧密连锁的分子标记中,3个与出仁率有关(Sat-160、Satt234和Satt263),3个与百粒鲜重有关(Satt138、Satt285和Satt138),2个与淀粉含量有关(Satt250、Satt684),3个与可溶性糖有关(Sat_378、Satt162和Satt728),这些标记对菜用大豆品质育种辅助选择具有参考价值。 QTL定位中常有假阳性问题,而植物数量性状大多由主基因和微效多基因共同控制,因此,对该类性状进行QTL定位时,最好通过两种方法比较分析,以从中确定主要的QTL及可能存在或有待验证的QTL。菜用大豆重要品质性状的主效QTL较少,且效应值不大,可能还受到许多未检测出来的微效基因的控制,因此,育种中既要注意主效QTL的利用,又要考虑微效多基因的积聚。 本文利用数量性状遗传分离分析方法和QTL定位对菜用大豆可溶性糖和淀粉含量的遗传机制进行了研究,两种方法的分析结果有相对一致性。但是,本研究对5个菜用大豆品质性状的遗传机制的研究仍为初步结果,控制这些性状的相关基因的确切数目和精细定位尚未可知,因此,有必要对上述内容继续开展进一步的深入研究。……   
[关键词]:菜用大豆;可溶性糖;淀粉;遗传图谱;QTL定位
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:南京农业大学2007年