南方大豆种质资源遗传多样性及重要品质性状的关联分析

来源 :云南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hua50776007
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大豆是我国以及全球重要的粮食和油料作物,在我国各地广泛种植。我国西南山区地理气候复杂多样,形成了其独特、丰富的大豆种质资源遗传多样性。目前,仅有少数研究开展了云南大豆种质资源品质性状的表型鉴定,还没有在分子水平开展遗传多样性和重要品质性状关联分析的相关报道。本研究以248份云南大豆种质资源和36份外省优良品种组成的自然群体为材料,对油脂、脂肪酸及蛋白质含量进行了表型鉴定;利用高通量测序技术对关联群体进行全基因组重测序,分析关联群体SNP基因型,并进行群体结构及亲缘关系分析;通过结合表型和基因型数据,开展南方大豆种质资源遗传多样性及重要品质性状的全基因组关联分析。取得的主要结果如下:1.田间试验表明,关联分析群体的油脂含量均值为18.64%,油酸含量均值为25.66%,亚油酸含量均值为55.53%,亚麻酸含量均值为6.44%,硬脂酸含量均值为3.63%,棕榈酸含量均值为10.57%,蛋白质含量均值为45.09%。油酸与亚麻酸的变异系数较高,分别为21%和18.48%。对以上品质性状进行相关分析表明,蛋白质含量与油脂和油酸含量呈显著负相关,与亚油酸、硬脂酸和棕榈酸含量呈显著正相关;油脂含量与油酸含量呈显著正相关,与其他性状皆为负相关;油酸含量与其他四种脂肪酸及蛋白质含量都呈现显著负相关。2.通过质量控制,获得覆盖全基因组的39193个高质量SNP标记。其中79.9%的标记分布在大豆20条染色体上,20.1%的标记分布在SCAFFOLD片段上。除SCAFFOLD片段外,19号染色体上分布的标记最多,11号、12号染色体上分布的标记最少,SNP标记在染色体上的分布数目范围为494个~4665个。1号、3号、4号、6号、9号、10号、13号、15号、16号和18号染色体上的标记较为均匀的覆盖整条染色体,部分区域的SNP标记较为密集。3.利用SNP标记对试验群体进行遗传多样性分析表明,39193个标记的单核苷酸多态性在0.0198~0.5013之间,平均值为0.3648,有51.8%的标记多态性指数大于0.49。染色体水平上核苷酸多样性指数在0.2318~0.4390之间,其中8号染色体的多样性指数最高,19号染色体的多样性指数最低。利用SNP标记对试验群体进行Neighbor-Joining聚类分析,结果将284份材料分为了7个类群,分别包含11、95、26、91、30、12和19份材料。依据NJ聚类分类结果,对7个类群间的分化指数进行计算,各个类群间分化指数Fst值在0.004~0.012之间,表明类群间分化程度较低。运用ADMIXTURE version 1.3.0软件对284份材料进行基于SNP标记的群体结构分析,根据最小交叉验证错误率将该群体分为7个亚群。利用TASSEL version 5.0软件对关联分析群体内两两个体间的亲缘关系进行估算,有21.40%的亲缘系数大于0.5。4.对群体经进行连锁不平衡分析表明,当取r2最大值的一半(0.41)作为阈值时,试验群体的LD衰减距离约为116kb。5.利用TASSEL version 5.0软件中的MLM(Q+K)模型,对油脂、油酸、亚油酸、亚麻酸、硬脂酸、棕榈酸和蛋白质含量七个品质性状进行关联分析,分别检测到75、23、40、20、53、56、91个SNP标记与以上性状显著关联。分析这358个显著关联位点的效应值表明,油脂含量增效等位变异有28个,减效等位变异47个;油酸含量增效等位变异12个,减效等位变异11个;亚油酸含量增效等位变异26个,减效等位变异14个;亚麻酸含量增效等位变异13个,减效等位变异7个;硬脂酸含量增效等位变异41个,减效等位变异12个;棕榈酸含量增效等位变异32个,减效等位变异24个;蛋白质含量增效等位变异40个,减效等位变异51个。6.与品质性状显著相关SNP标记中,共有228个不同SNP标记位于染色体上。利用ANNOVAR对这些标记进行位置注释,发现位于基因上的有32个,其中有11个位于编码区,另有11个标记位于基因下游1kb区域,8个标记位于基因上游1kb区域。利用https://soybase.org网站中的参考基因组(Wm82Glyma2.0)对位于基因上或在上下游区域的标记进行检索,共得到42个大豆同源基因及拟南芥中高度同源基因。
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