基于高密度遗传图谱定位大豆蛋白质含量相关的QTL

大豆是重要的粮食作物和经济作物,其籽粒蛋白约为40%,是优质植物蛋白主要来源之一。挖掘控制大豆高蛋白数量性状位点(Quantitative trait loci,QTL)以及分子标记育种对高蛋白大豆培育具有重要的意义。本研究利用蛋白含量存在明显差异的中黄35(Zhonghuang 35,ZH35)和中黄13(Zhonghuang 13,ZH13)杂交构建的包含192个株系的重组自交系群体为供试材料,通过对两亲本及RIL群体重测序,构建了包含4879个bin标记的高密度遗传图谱,总遗传距离为3760.71 cM,相邻标记间的遗传距离为0.77 cM。RIL群体及亲本分别于北京顺义和河南濮阳种植,2个环境共检测到15个蛋白含量相关QTL位点,分布于5号、12号、15号、17号、18号、19号和20号染色体,贡献率为4.36%~11.39%。其中,北京顺义和河南濮阳检测到qPro-20-1和qPro-20-3,2个QTL贡献率分别为7.65%和7.58%,重叠区域包括33个基因。本研究有助于精细定位和图位克隆大豆蛋白含量相关基因,并为进一步培育高蛋白大豆品种提供基因资源。

大豆蛋白含量主效位点qPRO-20-1的精细定位

蛋白质含量是大豆重要的品质性状,受多基因控制,定位大豆蛋白质含量相关位点并挖掘候选基因,对定向培育高蛋白含量大豆品种具有重要意义。本研究以优良品种黑农88作为母本与高蛋白优异种质P73-6B作为父本杂交,构建了一个由265个单株组成的F_(2)群体,利用中豆芯1号对F_(2)群体进行基因型鉴定并构建图谱,结合蛋白质含量表型数据,采用IciMapping 4.2软件在20号染色体上定位了一个QTL,物理距离为2.46 Mb,在区间附近筛选出11个多态性SSR标记并分析群体,将定位区间从2.46 Mb缩小至100.8 kb。增加Gm20_28349696、Gm20_30805913、Gm20_31341532和Gm20_31483719共4个SNP位点,进一步将区间缩小到95.8 kb。对区间内包含的4个基因的9个不同组织在Phytozome v13.1和PPRD RNA-seq 2个数据库中的表达量分析得到了2个候选基因,分别为Glyma.20g081800和Glyma.20g082000基因,本试验结果为大豆蛋白质含量基因克隆及蛋白质调控机制研究提供了理论基础,为大豆高蛋白分子标记育种提供材料和技术支撑。

大豆蛋白质含量相关位点qPRO-19-1的精细定位

大豆是人类膳食蛋白的主要来源之一,提高大豆蛋白含量是主要的育种目标。因此,挖掘调控大豆蛋白质含量的关键基因,对高蛋白大豆品种的定向选育有重要意义。本研究以中黄35和十胜长叶为亲本,构建了F2∶16与F2∶17重组自交系(RIL,Recombination Inbred Lines)群体,以前期定位的蛋白质含量新位点qPRO-19-1为基础,对区间内基因测序,发现Glyma.19g223300在亲本间有1个InDel变异并开发标记IN-1,同时从区间内22个SSR标记中筛选出5个多态性标记,通过整合基因型和蛋白质含量表型数据,将定位区间qPRO-19-1从384 kb缩小到68.03kb,包括注释基因4个,其中Glyma.19g221800和Glyma.19g222000两个基因在种子不同发育时期存在极显著的表达差异。研究结果为该大豆蛋白含量相关基因的图位克隆及分子标记辅助育种提供了参考。

基于783份大豆种质资源的叶柄夹角全基因组关联分析

叶柄夹角是影响植株高效受光态势的重要因素,通过调节叶柄夹角实现大豆株型改良,对大豆产量提高非常重要。大豆叶柄夹角为数量性状,目前大多数研究处于QTL定位阶段,已报道的控制叶柄夹角GmILPA1基因也是从突变体中克隆得到,因此亟须发掘更多调控基因及优异等位变异,以促进大豆叶柄夹角调控机制的解析及育种利用。本研究于2019年和2020年分别在海南、北京种植783份和690份大豆种质资源并调查叶柄夹角表型,通过分布于大豆全基因组的单核苷酸多态性(SNP)标记对叶柄夹角进行关联分析。结果表明,不同节位叶柄夹角呈现正态分布,属于典型的数量遗传特征。全基因组关联分析共统计到325个与叶柄夹角显著相关的SNP位点,在顶部节位关联到51个SNP位点,中部节位关联到230个SNP位点,底部节位关联到10个SNPs位点, 3个节位的平均值关联到34个SNP位点。显著位点LDblock进一步分析得到3个候选基因,第1个是生长素类调节蛋白相关的基因Glyma.05G059700,在茎尖分生组织中特异性表达,第2个是生长素反应因子(AFR)类蛋白相关基因Glyma.06G076900,在叶片和茎尖分生组织中高表达;第3个是COP9信号体复合物相关的基因Glyma.06G076000,在叶片、茎尖分生组织以及茎中均高表达。

大豆叶柄夹角相关基因GmILPA1单倍型分析

GmILPA1是控制大豆叶柄夹角的重要基因,其主要通过促进细胞的生长和分裂来影响叶枕形成,该基因突变后可使叶枕发育异常、叶柄夹角增大。然而,该基因在大豆种质资源的多态性变异与叶柄夹角的关系未见报道。本研究利用783份大豆种质资源的重测序数据,对该基因进行单倍型分析,挖掘GmILPA1基因序列的自然变异,分析与叶柄夹角的关系。结果表明,在783份种质资源中共检测到32个多态性位点,包括13个SNPs和19个Indel,频率分别为1SNP/285 bp和1Indel/195 bp,共组成9种单倍型,其中Hap1为主要单倍型,Hap3具有两个非同义突变。分别对Hap1和Hap3类型的蛋白结构进行预测,结果表明Hap1与Hap3蛋白在二级结构上有3个α螺旋结构长度上的差异,三级结构预测模型几乎一致。对不同单倍型的表型进行观察,发现叶柄夹角并无显著差异。单倍型分析表明,GmILPA1从地方品种到选育品种的多态性位点数目及单倍型分布类型逐渐减少,说明GmILPA1基因由地方向选育驯化的过程中因正向选择作用而固定了有益变异,表现出瓶颈效应。

乡村振兴战略环境下我国农村双向电商物流优化分析

农村双向电商物流融合不畅、资源匮乏等问题,严重阻碍了中国农村商业和农村经济的快速可持续发展。本文总结了两条农村贸易路线的情况,并考察了两条农村贸易路线所涉及的风险,如双向物流整合不力、物流根本设施不足等。处理了这些问题就能提高农工产品效益,有效协调我国城乡发展,实现乡村振兴。