大豆籽粒含硫氨基酸的qtl分析
大豆籽粒中含有丰富的氨基酸，但其含硫氨基酸组分含量较低。检测控制大豆籽粒中含硫氨基酸含量的相关QTL，对高含硫氨基酸分子育种具有重要意义。本文以科丰1号×南农1138-2构建的重组自交系(RIL)群体为材料，测定含硫氨基酸的含量(Met、Cys)，采用复合区间作图法(CIM)对氨基酸含量及其总和(总含硫氨基酸)的相关QTL进行检测。结果表明共检测到3个控制Cys含量的QTL，2个控制Met含量的QTL，3个控制总含硫氨基酸含量的QTL，各自分布于N、M、A2、K、O连锁群中，贡献率为4.86%-22.29%。其中在M连锁群satt655-satt210的标记区间内，同时检测到与Cys、Met和总含硫氨基酸含量相关的QTL3个，分别为qCys-7-1、qMet-7-1、qSul-7-1，各自的贡献率为12.43%、17.37%、22.29%，增效基因来自于南农1138-2。本文提供了与大豆籽粒含硫氨基酸有关的QTL定位信息，为分子育种提高含硫氨基酸含量及QTL的精确定位、相关基因的克隆奠定了基础。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1材料与方法3
1.1材料 3
1.2试验设计 3
1.3表型值测定4
1.4统计分析4
1.5 QTL定位分析4
2结果与分析4
2.1表型变异4
2.2相关分析5
2.3 QTL定位结果5
3讨论 6
致谢8
参考文献8
图1 RIL群体Cys、Met及总含硫氨基酸的频率分布图 5
图2 Cys、Met及总含硫氨基酸相关的QTL在连锁群中的分布 6
表1 RIL群体及亲本中关于Cys、Met和总含硫氨基酸的描述性统计分析4
表2 RIL群体及亲本中Cys、Met及总含硫氨基酸之间的相关性5
表3 Cys、Met以及总含硫氨基酸含量相关QTL定位结果6
大豆籽粒含硫氨基酸的QTL分析
引言
引言
大豆籽粒蛋
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
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。据统计，全球70%的植物蛋白来自于大豆[1]，而大豆中含硫氨基酸的组分较低[2]，限制了大豆蛋白质的营养价值，提高了食品业、加工业和畜牧业的生产成本。有研究表明[3]，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，不能满足家禽家畜生长发育的需求，以大豆为主要饲料的养殖业在大豆饲料中添加合成氨基酸以弥补含硫氨基酸的缺乏，使得每年需在该产业多投入约1亿美元。Clarke[4]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。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[5]。可见提高大豆籽粒中含硫氨基酸等必需氨基酸含量以适应市场需求具有重大意义。目前，优化大豆籽粒中含硫氨基酸组成的分子生物学手段主要包括：引入外源富含含硫氨基酸蛋白的基因；通过基因工程手段，修饰含硫氨基酸的生物合成途径，促进含硫氨基酸的表达积累[6]。因此明确含硫氨基酸的遗传因素以及合成途径是高含硫氨基酸分子育种的前提，而分析控制大豆含硫氨基酸含量的相关QTL是解析其遗传因素的重要工作之一。因此，定位相关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含硫氨基酸等必需氨基酸的含量提供便利。
大豆含硫氨基酸包括Met和Cys，在大豆籽粒中其组分偏低，在品种之间含硫氨基酸含量变幅及变异较大[7]，且与其他大部分氨基酸、氨基酸总量以及蛋白质含量之间的相关性不显著或呈负相关[810]。目前关于大豆籽粒含硫氨基酸的QTL定位分析较少，且遗传因素、环境因素、试验精确度以及定位分析方法对定位结果均有很大的影响，不同研究者的研究结果差异很大。Panthee[11]等学者以N8798416×TN9399群体的F6代101份重组自交家系为材料，采用单向因素方差分析法(ANOVA)共检测到与Cys含量相关的QTL位点2个，分别位于F、G连锁群上，效应值分别为11.0%和12.6%；与Met含量相关的QTL位点3个，分别位于F、G、M等连锁群上，效应值分别为15.2%、18.8%和22.9%。其中与F连锁群上的标记Satt252连锁的QTL，同时控制两种含硫氨基酸的含量。2013年，Fallen[12]等学者检测到2个控制含硫氨基酸含量的QTL，分别位于F、I连锁群上，效应值分别为5.2%和6.0%。Carlson[13]等利用RIL群体得到21个控制含硫氨基酸含量的QTL，分别位于K、O、C1、C2、A2、K、G和F等连锁群上，效应值在3.0%26%之间。Warrington[14]等学者以Benning×Danbaekkong构建的重组自交系群体为材料，采用单因素方差分析法(ANOVA)和复合区间作图法(CIM)定位到3个与Met含量相关的QTL，分别位于C2、K和O连锁群上，效应值分别为8%、9%和14%，与Cys含量相关的QTL1个，位于O连锁群上，效应值为10%。Wang[15]等以两个RIL群体，在不同环境条件下共检测到8个与Cys和Met含量均相关的QTL位点，分别位于连锁群A1，C11，C12，Dla，D2，E，I以及N上，效应值为10.2%37.3%，其中位于I连锁群与标记satt587紧密连锁的QTL位点的贡献率最大，为25.8%37.3%。此外，Raghuprakash[16]等学者以Williams82×DSR173，Williams82×NKS1990以及Williams82×Vinton81构建的重组自交系群体为材料，共定位到5个与Cys含量相关的重要QTL位点，分别位于2号和5号染色体上，其中3个QTL位点也与Cys+Met的含量相关；同时，他还检测到1个与Met含量相关的QTL位点，位于15号染色体上。
本研究以科丰1号和南农11382为亲本通过杂交和连续自交构建的包含184个家系的重组自交系群体为试验材料，在大学江浦实验站种植并对大豆籽粒含硫氨基酸进行了QTL定位分析，为分子标记辅助育种以及QTL的精细定位、相关基因克隆奠定了基础。
1.材料与方法
1.1 材料
供试材料是由国家大豆改良中心提供的以科丰1号和南农11382为亲本通过杂交和连续自交构建的包含184个家系的重组自交系。科丰1号是我国北方大豆品种，植株相对比较矮小，产量及生物量较低；南农11382是我国南方大豆品种，其植株较高，同时该品种还表现出高产、广泛地区和生态适应性、综合性状优良的特点。两亲本在地理来源及各个性状方面具有较大的差异，该群体也被广泛应用于多个性状的QTL分析。
1.2 试验设计
该群体的184个重组自交家系及其双亲于2015年播种于大学江浦农学试验基地。田间采用完全随机区组设计，3次重复，每重复4行，行长2m，行距50cm，出苗后2周定苗至每行20株。大豆生产管理措施按照大田高产栽培技术规程进行。待材料自然成熟后收获、脱粒、烘干至恒重备用。
1.3 表型值测定
大豆籽粒中Met、Cys和总含硫氨基酸含量利用酸水解法经氨基酸自动分析仪进行分析测定。流程如下：
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1材料与方法3
1.1材料 3
1.2试验设计 3
1.3表型值测定4
1.4统计分析4
1.5 QTL定位分析4
2结果与分析4
2.1表型变异4
2.2相关分析5
2.3 QTL定位结果5
3讨论 6
致谢8
参考文献8
图1 RIL群体Cys、Met及总含硫氨基酸的频率分布图 5
图2 Cys、Met及总含硫氨基酸相关的QTL在连锁群中的分布 6
表1 RIL群体及亲本中关于Cys、Met和总含硫氨基酸的描述性统计分析4
表2 RIL群体及亲本中Cys、Met及总含硫氨基酸之间的相关性5
表3 Cys、Met以及总含硫氨基酸含量相关QTL定位结果6
大豆籽粒含硫氨基酸的QTL分析
引言
引言
大豆籽粒蛋
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
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。据统计，全球70%的植物蛋白来自于大豆[1]，而大豆中含硫氨基酸的组分较低[2]，限制了大豆蛋白质的营养价值，提高了食品业、加工业和畜牧业的生产成本。有研究表明[3]，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，不能满足家禽家畜生长发育的需求，以大豆为主要饲料的养殖业在大豆饲料中添加合成氨基酸以弥补含硫氨基酸的缺乏，使得每年需在该产业多投入约1亿美元。Clarke[4]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。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[5]。可见提高大豆籽粒中含硫氨基酸等必需氨基酸含量以适应市场需求具有重大意义。目前，优化大豆籽粒中含硫氨基酸组成的分子生物学手段主要包括：引入外源富含含硫氨基酸蛋白的基因；通过基因工程手段，修饰含硫氨基酸的生物合成途径，促进含硫氨基酸的表达积累[6]。因此明确含硫氨基酸的遗传因素以及合成途径是高含硫氨基酸分子育种的前提，而分析控制大豆含硫氨基酸含量的相关QTL是解析其遗传因素的重要工作之一。因此，定位相关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含硫氨基酸等必需氨基酸的含量提供便利。
大豆含硫氨基酸包括Met和Cys，在大豆籽粒中其组分偏低，在品种之间含硫氨基酸含量变幅及变异较大[7]，且与其他大部分氨基酸、氨基酸总量以及蛋白质含量之间的相关性不显著或呈负相关[810]。目前关于大豆籽粒含硫氨基酸的QTL定位分析较少，且遗传因素、环境因素、试验精确度以及定位分析方法对定位结果均有很大的影响，不同研究者的研究结果差异很大。Panthee[11]等学者以N8798416×TN9399群体的F6代101份重组自交家系为材料，采用单向因素方差分析法(ANOVA)共检测到与Cys含量相关的QTL位点2个，分别位于F、G连锁群上，效应值分别为11.0%和12.6%；与Met含量相关的QTL位点3个，分别位于F、G、M等连锁群上，效应值分别为15.2%、18.8%和22.9%。其中与F连锁群上的标记Satt252连锁的QTL，同时控制两种含硫氨基酸的含量。2013年，Fallen[12]等学者检测到2个控制含硫氨基酸含量的QTL，分别位于F、I连锁群上，效应值分别为5.2%和6.0%。Carlson[13]等利用RIL群体得到21个控制含硫氨基酸含量的QTL，分别位于K、O、C1、C2、A2、K、G和F等连锁群上，效应值在3.0%26%之间。Warrington[14]等学者以Benning×Danbaekkong构建的重组自交系群体为材料，采用单因素方差分析法(ANOVA)和复合区间作图法(CIM)定位到3个与Met含量相关的QTL，分别位于C2、K和O连锁群上，效应值分别为8%、9%和14%，与Cys含量相关的QTL1个，位于O连锁群上，效应值为10%。Wang[15]等以两个RIL群体，在不同环境条件下共检测到8个与Cys和Met含量均相关的QTL位点，分别位于连锁群A1，C11，C12，Dla，D2，E，I以及N上，效应值为10.2%37.3%，其中位于I连锁群与标记satt587紧密连锁的QTL位点的贡献率最大，为25.8%37.3%。此外，Raghuprakash[16]等学者以Williams82×DSR173，Williams82×NKS1990以及Williams82×Vinton81构建的重组自交系群体为材料，共定位到5个与Cys含量相关的重要QTL位点，分别位于2号和5号染色体上，其中3个QTL位点也与Cys+Met的含量相关；同时，他还检测到1个与Met含量相关的QTL位点，位于15号染色体上。
本研究以科丰1号和南农11382为亲本通过杂交和连续自交构建的包含184个家系的重组自交系群体为试验材料，在大学江浦实验站种植并对大豆籽粒含硫氨基酸进行了QTL定位分析，为分子标记辅助育种以及QTL的精细定位、相关基因克隆奠定了基础。
1.材料与方法
1.1 材料
供试材料是由国家大豆改良中心提供的以科丰1号和南农11382为亲本通过杂交和连续自交构建的包含184个家系的重组自交系。科丰1号是我国北方大豆品种，植株相对比较矮小，产量及生物量较低；南农11382是我国南方大豆品种，其植株较高，同时该品种还表现出高产、广泛地区和生态适应性、综合性状优良的特点。两亲本在地理来源及各个性状方面具有较大的差异，该群体也被广泛应用于多个性状的QTL分析。
1.2 试验设计
该群体的184个重组自交家系及其双亲于2015年播种于大学江浦农学试验基地。田间采用完全随机区组设计，3次重复，每重复4行，行长2m，行距50cm，出苗后2周定苗至每行20株。大豆生产管理措施按照大田高产栽培技术规程进行。待材料自然成熟后收获、脱粒、烘干至恒重备用。
1.3 表型值测定
大豆籽粒中Met、Cys和总含硫氨基酸含量利用酸水解法经氨基酸自动分析仪进行分析测定。流程如下：
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