1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
本课题的意义大豆籽粒蛋白质含量丰富,平均含量约为40%,且含有人体所必需的各类氨基酸,其中8种必需氨基酸的含量与肉类相近,除含硫氨基酸外,其他营养成分较为均衡[1]。据统计,全球70%的植物蛋白来自大豆[2],而大豆中含硫氨基酸的组分较低[3],限制了大豆蛋白质的营养价值,且氨基酸的比例及含量受品种、栽培技术及生态环境的影响较大[4]。有研究表明[5],由于大豆籽粒中含硫氨基酸等部分必需氨基酸的含量较低,以大豆为主要饲料的养殖业采取增加家禽家畜每日口粮的举措,以满足其生长发育对必需氨基酸日摄入量的需求,每年需在该产业多投入约1亿美元。Clarke[6]等学者指出,大豆籽粒中Met含量增加10%,可为肉类市场创造约2.7亿美元的增收;Lys含量增加10%,可为肉类市场创造4.5-9.5亿美元的增收。此外,豆制品加工过程中,添加的Met由于淋溶及微生物降解等作用,较易形成硫化物挥发,从而造成损失增加成本[7]。可见提高大豆籽粒中必需氨基酸含量以适应市场需求具有重大意义。分析控制大豆氨基酸含量的遗传因素是有效开发和利用大豆籽粒中丰富氨基酸资源的基础,遗传因素包括控制各类氨基酸含量的QTL以及氨基酸代谢途径酶基因。定位与大豆籽粒氨基酸含量相关的QTL,可为育种工作者通过分子育种以及分子设计育种等手段有针对性地提高籽粒中必需氨基酸含量提供参考。
国内外研究概况目前关于大豆籽粒氨基酸的研究,多集中于氨基酸的组成、不同种类氨基酸间的相关性分析、组分间通径分析,而对控制不同种类氨基酸含量的QTL定位分析较少。此外,前人对于大豆籽粒品质性状的遗传规律分析,多集中在蛋白质和油份的遗传分析以及相关QTL定位方面,且由于遗传因素、环境因素以及定位分析方法均有很大的影响,不同研究者的研究结果差异很大。
1.大豆籽粒的氨基酸组成及相关性分析
2. 研究的基本内容和问题
研究目标
定位控制大豆氨基酸含量的关键QTL
研究内容
3. 研究的方法与方案
研究方法
1. 科丰1号南农1138-2两个材料构建了包含184个家系的重组自交系群体(RIL),作为试验材料;
2. 利用酸水解法经氨基酸自动分析仪对大豆籽粒中17种氨基酸含量进行测定,并采用SAS9.0对各氨基酸含量的表型数据进行描述性统计分析;
3. 利用已有的222个SSR标记,通过WinQTLCartv2.5软件的复合区间作图法 (CIM),对大豆籽粒中17种氨基酸含量的相关QTL进行检测。
技术路线
可行性分析
1.研究思路清晰
近年来,随着畜牧业、加工业和食品业对高蛋白专用型大豆、氨基酸含量均衡型大豆的需求越来越迫切,大豆品质育种提高籽粒氨基酸含量也逐渐受到世界各国的重视。探析控制大豆籽粒氨基酸含量的遗传因素是优化籽粒氨基酸组成的基础,遗传因素包括控制氨基酸含量的QTL以及氨基酸代谢途径酶。本实验基于前人的研究结果,以科丰1号南农1138-2两个材料构建了包含184个家系的重组自交系群体为材料,收获籽粒并测定籽粒中氨基酸的含量,分析表型变异情况。并结合籽粒氨基酸含量的测定结果,利用已有的222个SSR标记,对大豆籽粒氨基酸含量的相关QTL进行定位,试图找到一些控制氨基酸含量的关键QTL,为大豆分子育种和分子设计育种优化籽粒氨基酸组成奠定基础。
2.研究方法可靠
本实验采用复合区间作图法(CIM)对大豆籽粒中氨基酸含量进行定位,该方法较大程度上控制了背景遗传效应,提高了作图的精度和效率。且前人通过复合区间组图法定位了大量QTL,有丰富的经验可以借鉴,因此无特殊限制和困难。此外,本实验利用已有的222个SSR标记进行QTL定位,标记覆盖大豆全基因组,能更全面精准地进行定位。
3.研究条件完备
课题组依托国家大豆改良中心和农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室,已建成配备精良的实验室,配有超速冷冻离心机、超低温冰箱、凝胶成像系统、PCR仪、超声波破碎仪、反转录仪、双向电泳仪、荧光分光光度计等实验设备,同时有经验丰富的导师和博硕士研究生指导,有助于试验更好地开展。4. 研究创新点
利用化学测定方法测定并分析大豆中17中水解氨基酸的含量并对其进行QTL分析,了解了大豆籽粒中各氨基酸的组成情况,定位了一些与之相关的QTL位点,从微观水平上剖析了控制大豆氨基酸合成的遗传机制,为大豆的品质改良及分子育种提供了依据。
5. 研究计划与进展
2015.05-2015.11 种植试验材料并及时收获烘干备用,了解相关研究背景;
2015.12-2016.01对大豆籽粒中各氨基酸含量的QTL进行检测;
2016.02-2016.03整理分析试验结果;
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