《大豆野生小粒與栽培大粒等位基因的克隆及其分子演化》是王吳彬為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大豆野生小粒與栽培大粒等位基因的克隆及其分子演化
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王吳彬
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為解析大豆籽粒大小馴化的分子機制，項目前期利用野生大豆N24852（百粒重1.7g）和栽培大豆南農1138-2（百粒重18.7g），構建了一套覆蓋整個野生大豆基因組的染色體片段代換系群體，檢測到7個與小粒相關的野生片段，其中Gm15染色體上的位點初步縮小到1 Mb的區間。本申請擬在前期的基礎上，開展野生小粒與栽培大粒等位基因的克隆及其分子演化研究，包括：構建不同小粒相關野生片段的次級群體，對小粒野生基因進行驗證和精細定位；克隆qSW15.1位點野生小粒與栽培大粒等位基因，並從基因表達差異、序列差異和遺傳轉化三個層面驗證其功能；分析籽粒大小不同的野生大豆群體和栽培大豆群體在qSW15.1位點的遺傳多樣性，並分析該基因在不同群體中的單倍型及其頻率與效應，解析不同單倍型在野生大豆和栽培大豆中的演化規律。研究結果可為揭示大豆馴化的分子機制提供新線索。
結題摘要
野生大豆(G. soja Sieb. & Zucc.)是栽培大豆(G. max (L.)Merr.)的野生祖先，在長期的馴化和人工選擇下，大豆百粒重由野生大豆最小約0.5g 提高到栽培大豆最大約55g，這種巨大變化到底是由哪些基因引起的，目前尚未完全解析。為挖掘野生大豆中蘊藏的優異等位變異，研究野生大豆到栽培大豆馴化和改良的遺傳基礎，基於野生大豆染色體片段代換系群體和中國大豆種質群體，本項目開展了以下研究：通過全基因組重測序的方法，構建了1套包含1366個SNPLDB標記的野生大豆染色體片段代換系群體，同時建立了雙親基因組和不同組織轉錄組數據集，為野生大豆優異等位基因的挖掘和利用提供了材料平台；利用新構建的代換系群體，通過多年的表型評價，檢測到10個百粒重相關野生片段，將其中3個位點q100SW15、q100SW18.2和q100SW16.1分別精細定位到大豆第15、18和16號染色體上的329-kb、286-kb和2.9-kb的區間；通過基因差異表達、基因序列差異和基因功能分析，圖位克隆了2個大豆百粒重的新基因Glyma.15g049200和GmABC，其中Glyma.15g049200兼具影響大豆蛋白含量和油脂含量；通過轉基因擬南芥和轉基因大豆實驗，驗證了GmABC具有控制大豆百粒重的效應，針對該基因開發了1個功能標記，並檢測了其育種利用價值；利用包含野生大豆、地方品種和育成品種的中國大豆種質群體，系統分析了Glyma.15g049200和GmABC在大豆馴化和改良過程中的分子演化規律，在這2個位點上均發現正效單倍型在大豆馴化和改良過程中頻率逐步提高，負效單倍型頻率逐漸降低，甚至被淘汰，這與大豆馴化與改良過程中百粒重逐步增大相一致。本研究構建的群體，為野生大豆優異基因的挖掘及利用提供有力工具；精細定位的百粒重位點，為相關位點的克隆奠定基礎；驗證的基因，為大豆分子標記輔助選擇和分子育種提供了原料，為野生大豆馴化和利用奠定基礎。
