大豆EMS诱变群体M2代主要品质性状遗传分析及脂肪酸脱氢酶FAD2相关SNP标记的开发

摘要

大豆起源于中国，已有5000多年的栽培历史。大豆种子含有丰富的蛋白质和脂肪，同时也是食用油和种子蛋白的主要来源之一。大豆脂肪以不饱和脂肪酸为主，约占总脂肪酸总量 80.00%-90.00%。脂肪酸的组成分别包括：亚油酸占41.00%-62.00%，油酸占 12.40%-39.00%，软脂酸占 10.00%-14.00%，亚麻酸占5.00%-14.70%，硬脂酸占1.63%-5.43%。大豆脂肪酸配比和组成成分也直接影响大豆油脂的营养价值并且对贮运加工等环节产生重要的影响，已成为决定大豆油脂品质的最重要因素，所以提高脂肪含量成为大豆品质育种的重要内容。本研究利用EMS诱变技术成功获得一批高蛋白，高脂肪，高油酸、亚油酸及低亚麻酸的大豆种质资源，一方面为东北大豆乃至我国大豆油脂品质的改良提供了新的种质资源，另一方面为更好的开展大豆相关功能基因的研究奠定前期基础。同时研究根据突变体的表型信息，以大豆高低亚油酸突变体及野生型亲本为材料，成功克隆了GmFAD2-1A/2A/1B基因，并针对GmFAD2-2A基因的突变位点，开发SNP标记，初步评价了其准确性。 主要研究结果如下： 1.确定了EMS最佳诱变条件。研究以大豆“吉农18”为材料，设置不同EMS浓度（0.3%、0.5%、0.7%、0.9%）和不同处理时间（2h、4h、6h）的12个处理及对照，以半数致死量作为敏感性指标，确定最佳诱变条件为EMS浓度0.5%，处理时间6h。 2.大豆EMS诱变群体M2代主要品质性状遗传分析。从变异系数分析，M2代油酸、亚麻酸、硬脂酸的变异系数比较大;M2代各性状的广义遗传力以亚油酸、亚麻酸和棕榈酸较高，脂肪和硬脂酸相对较低。主要品质性状的相关性分析结果表明，油酸与棕榈酸呈显著正相关，油酸与亚油酸、亚麻酸呈显著负相关，亚麻酸与亚油酸呈显著正相关。 3. 获得一批大豆脂肪酸突变体资源。研究初步筛选获得561株大豆M3代脂肪酸突变体，其中包括高油突变体110份，高亚油酸突变体150份，低亚油酸突变体55份，高亚麻酸突变体35份，低亚麻酸突变体55份，高硬脂酸突变体34份，低硬脂酸突变体21份，高棕榈酸突变体36份，低棕榈酸突变体65份。 4.初步确定了3个GmFAD2基因突变位点。用DNAMAN6.0软件分别对高亚油酸突变体、低亚油酸突变体及其野生型亲本GmFAD2-1A/2A/1B基因的测序结果进行比对，结果发现在大豆低亚油酸突变体（2017MT52）中分离得到的GmFAD2-1A基因，在其起始密码子后+928bp和+1037bp处分别存在一个碱基位点的突变（G→A）;分离得到的GmFAD2-2A基因，在其起始密码子后+521bp处存在一个碱基位点的突变（G→A），产生终止密码子，使翻译提前终止;分离得到的GmFAD2-1B基因，在其起始密码子后+247bp和+1978bp处分别存在一个碱基位点的突变（G→A）。在大豆高亚油酸突变体（2017MT71）中分离得到的GmFAD2-1A基因，在起始密码子后+574bp处存在一个碱基位点变突（G→A）;分离得到的GmFAD2-2A基因,在其起始密码子后+407bp处存在一个碱基位点的突变（G→A）;分离得到的GmFAD2-1B基因分别在起始密码子后+318bp处和+507bp处存在一个碱基位点的突变（T→C），在+1096bp处和+1635bp处存在一个碱基位点的突变（G→A）。 5.开发了1个基于PCR的SNP标记。研究以大豆低亚油酸突变体为材料，经过多轮筛选最终获得了1组最为理想的特异性引物：FAD2-2A-R2。针对GmFAD2-2A基因筛选到的SNP特异性引物，通过PCR产物直接测序方法检测突变大豆材料SNP位点基因型。将测序方法获得的结果与利用SNP标记鉴定的结果进行一致性比较，结果显示，特异性引物FAD2-2A-R2检测结果与测序结果一致，说明我们开发的这个SNP标记是准确的。

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