1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
大豆产量相关性状株高及百粒重与大豆产量和品质紧密相关,其遗传机制的分析具有重要的应用价值。以往的研究多采用双亲分离群体,得到的结果受限于两亲本范围内,不能充分挖掘最优等位变异。本研究以大豆地方品种为材料,采用关联分析方法检测株高及百粒重的相关标记,并对其进行等位变异解析,挖掘优异等位变异,选配优异亲本组合,为大豆产量改良分子设计育种莫定坚实的基础。
以不同基因座等位变异基因间的连锁不平衡为基础、进行标记与性状的相关性分析的关联作图,能综合考虑个体表型性状与基因型信息,以达到鉴定特定目标性状基因或染色体区段的目的。关联分析较早用于人类疾病遗传研究中,取得丰硕成果,并被公认为分析数量性状遗传机制的强有力工具。关联分析无需构建专门作图群体、可同时分析一个基因座的多个等位基因、作图精确度高等优势,己引起种质资源研究者的广泛注意。目前关联分析方法己成功应用于水稻、玉米、大麦等作物的遗传研究中,研究者将传统的形态学数据与分子标记结合,探查数量性状的。
近几年来,随着新的统计方法的建立和运用、复杂数量性状剖析上位互作效应在关联分析中的整合及玉米中巢式关联作图群体的构建将进一步丰富关联分析的内容,并加快其在植物遗传学中的应用。今后,关联分析的应用前景可分为以下几个方面。1.关联分析与连锁作图的整合。2.关联分析与功能标记的开发及应用。3.关联分析与植物基因组学相结合。
2. 研究的基本内容和问题
大豆具有重要的营养价值和工业价值,在国民生产中占有举足轻重的位置。我国是大豆的起源地,拥有丰富的大豆种质资源。然而,由于产量及耕作面积等因素的影响,近年来我国大豆国产量持续降低,自给率不足,供需矛盾日益突出。如何提高大豆产量、拯救我国大豆生产业一直是大豆育种工作中的重点和难点。大豆产量相关性状株高及百粒重与大豆产量和品质紧密相关,其遗传机制的研究对大豆产量改良育种具有重要价值。以往的研究多采用双亲分离家系,得到的结果受限于两亲本范围内,不能充分地挖掘最优等位变异。关联分析方法以自然科,质群体为研究对象,鉴定与性状相关位点,充分发掘群体内的优异基因,是分析数量性状强有力的方法。然而,目前尚未有关联分析应用于株高及百粒重的研究报道。
本研究选取我国大豆地方品种,于南京农业大学江浦试验站考察了株高及百粒重等相关性状,并通过分子生物学实验技术用标记对该群体进行全基因组扫描,获得数量性状表型数据和分子标记数据。首先,利用分子标记信息来刻划群体的遗传特征,包括用STRUCTURE2.2软件分析该群体的遗传结构、用PowerMaker3.0软件分析群体的遗传多样性和用TASSEL软件分析分子标记间的连锁不平衡。其次,利用分子标记与数量性状表型信息,进行关联分析,定位各性状的主效QTL和上位性QTL。最后,根据经验贝叶斯方法检测的QTL结果,对性状相关位点的等位变异进一步解析,估计了等位变异的潜在表型效应增量(减量),并利用该信息估计位点增效(减效)等位变异的平均效应。利用等位变异信息预测优异亲本组合。
3. 研究的方法与方案
关联分析(associationanalysis),也称连锁不平衡作图(linkagedisequilibriummapping,LDmapping),或关联作图(associationmapping),是利用不同基因座等位变异（基因）间的连锁不平衡关系,进行标记与性状的相关性分析,以达到鉴定特定目标性状基因（或染色体区段）的目的。其中,连锁不平衡（LD）是生物群体在自然选择过程中出现的一种现象,在20世纪初由Jinnings提出：连锁不平衡又称为等位基因关联,是指群体内不同位点上基因间的非随机性关联。当位于某一座位的特定等位基因与另一座位的某一等位基因同时出现的概率大于群体中因随机分布而使两个等位基因同时出现的概率时,就称这两个座位处于LD状态。连锁不平衡既包括染色体内的连锁不平衡,又包括染色体间的连锁不平衡,在关联分析中利用的是染色体内的连锁不平衡。
目前关联分析最基本的统计分析方法有方差分析、检验和回归分析等。新发展的统计方法主要有传递不平衡检测(TransmissionDisequilibriumTest,TDT)、基因组控制(GenomicControl,GC)、结构关联(StructuredAssociation,SA)、混合线性模型(Mixlinermodel,MLM)、巢式关联作图(NestedAssociationMapping,NAM)和经验贝叶斯全模型关联分析(eBayesFullModelAssociationMapping)等。
大豆是世界上主要的油料作物,具有重要的营养价值和工业价值。我国大豆产量较低,自给率不足,因此鉴定控制产量性状的基因成为大豆产量改良的重要基础。关联分析是将遗传基础与表型变异相结合鉴定基因的有效方法,比传统的连锁分析更有优势。关联分析己广泛用于人类遗传研究中。由于缺少对植物群体结构和连锁不平衡模式信息的了解,直到2001年关联分析才成功应用于植物遗传研究中。
4. 研究创新点
将多标记联合分析方法应用于大豆产量相关性状株高及百粒重的遗传研究中,检测到主效标记和上位性标记；对相关联位点进行优异等位变异发掘；对所测性状进行优异亲本组合的选配。
5. 研究计划与进展
选择大豆地方品种为样本、测量株高及百粒重的数据、同时用SSR标记进行全基因组扫描获得基因型数据、数据处理、进行关联分析。
采用关联分析方法检测株高及百粒重的相关标记,并对其进行等位变异解析,挖掘优异等位变异,选配优异亲本组合。
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