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中国栽培大豆起源和性状演化的基因组学解析
  • 项目名称:中国栽培大豆起源和性状演化的基因组学解析
  • 项目类别:面上项目
  • 批准号:31071442
  • 申请代码:C130404
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2011-01-01-2013-12-31
  • 项目负责人:盖钧镒
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:南京农业大学
  • 批准年度:2010
中文摘要:

前期基金资助下发现栽培大豆起源不符合黄河中下游假设,而源于南方野生群体,近期验证可能出自长江中下游,本研究将进一步检验各种假设。拟采用两套全国各生态地区无迁移无杂交的代表性栽培和野生大样本材料(包括已收集进种质库的野生材料及地方品种和现收集的野生自然居群),在豆类全基因组序列信息基础上开发细胞核和叶绿体新型标记,经全基因组扫描,推论地理生态群体间的演化关系,搜索并通过群体特异标记推论栽培大豆来源群体。同时对各生态群体已知由野生到栽培的进化性状(泥膜、缠绕、百粒重、油脂量等)进行关联定位,解析群体等位变异结构,从与人工选择有关标记分析群体间演化关系,搜索并通过群体性状进化特异等位变异验证起源假设。再根据进化特异条带的序列变化解析进化的分子基础。本研究从两套群体的核、质中性和选择方向性标记分析结果的相互印证中验证或否定以往假设,并追索到进化变异的分子特征。所获结果还将用于种质资源的研究和创新。

结论摘要:

围绕揭示栽培大豆的起源和性状演化规律目标完成预定研究工作。本研究建立了包括1024份全国范围野生和栽培大豆代表性样本(野生大豆203份,地方品种375份,育成品种446份)的大群体,并通过田间试验进行与驯化有关的15个形态、农艺性状进行表型鉴定。利用本课题组大豆全基因组测序的研究成果,开发了33127个基于结构变异的新型PAV标记,并完成了1024份材料的126个全基因组PAV标记扫描;同时对已有SSR标记数据的整合、补充和分析,获得该群体866份材料的108个SSR分子标记数据库,利用上述数据进行大豆基因组遗传多样性分析和驯化性状的遗传解析。结果表明(1) 全国范围野生和栽培大豆代表性样本群体在全基因组水平上SSR位点的等位变异数和遗传多样性都比PAV高;PAV和SSR标记在物理位置上重叠性很小,很大程度上可以弥补SSR在遗传学研究中不能覆盖区域的不足,两类标记各具特点,可联合起来使用。(2)中国野生和栽培大豆代表性群体间遗传分化明显,具有明显独立的遗传结构。此外,从野生大豆到栽培大豆地方品种,再到栽培大豆育成品种,等位变异丰富度呈现下降趋势,具有遗传瓶颈效应,而且平均遗传多样性也体现相应的递减趋势。(3) 从分子方差分析、遗传聚类与地理类群间关联分析及群体特有等位变异三方面证实我国野生和栽培大豆的地理生态分化有其遗传分化的基础,而且主要来自各类型材料的地理生态型内。(4)各地理生态型间的遗传聚类、相对遗传距离和遗传分化系数等结果表明长江中下游野生大豆生态型与其他地理生态型野生大豆的遗传距离和分化系数都最小;而且与各栽培大豆地方品种的地理生态型的遗传距离和分化系数也都最小,所以推断该地区的野生大豆可能是全国野生和栽培大豆的祖先亲本群体。(5)以野生和栽培大豆之间表现有明显进化痕迹的栽培性状为切入点,对大豆表型和基因型数据进行关联分析,最终对正向进化的性状(百粒重、油脂含量和油酸含量)和负向进化的性状(亚麻酸含量和亚油酸含量)的遗传基础进行了解析,获得了各性状的潜在决定性QTL及基因区段和等位变异,而且掌握了这些等位变异在各地理生态型间的传递规律,发掘了一批具有性状特异性等位变异的载体材料。(6)利用RAD-seq简化基因组测序技术,获得三个群体全基因SNP标记数据用于进一步研究。发表论文18篇,其中SCI刊源8篇。毕业博士研究生2名、硕士研究生3名。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 18
  • 0
  • 0
  • 0
  • 0
期刊论文
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