热/旱胁迫引起长豇豆大量落花落荚,产量和品质下降。本项目在鉴定我国主要长豇豆种质耐热/旱性的基础上,利用与美国加州大学合作的cSNP分析平台,从全基因组水平检测96份代表性材料1536个cSNP位点的基因型;通过对标记连锁不平衡的分析揭示长豇豆基因组的连锁不平衡特征;通过基因型与耐热/旱表型关联分析,鉴定与耐热/旱性显著关联的cSNP位点。同时,利用普通豇豆EST序列设计引物进行PCR扩增,创制首张豇豆基因芯片,在耐与不耐热/旱长豇豆种质间比较鉴定热/旱胁迫响应基因,勾绘与耐热/旱性相关的主要或特异代谢途径。在此基础上,利用豇豆-模式豆类比较基因组分析这一桥梁,在关联作图鉴定的显著性位点附近进一步精细分析、寻找与已鉴定的耐热/旱代谢途径有关的基因,确定出耐热/旱候选基因。研究结果对了解长豇豆连锁不平衡特征、发掘育种目标基因及其等位变异有重要意义,也是下一步开展候选基因功能分析的基础。
cowpea;drought tolerance;association mapping;transcriptome;linkage disequilibrium
本项目利用 99 份材料构成自然研究群体,利用 SNP 分析平台检测了各材料 1127 个 位点的基因型。遗传多样性分析表明 99 份材料的遗传距离在 0.01-0.58 之间,有 69% 的材料组合间亲缘性系数低于 0.05 。依群体结构将长豇豆划分为“典型菜用型”(SV)和“非典 型菜用型”(NSV)两大类群。全基因组范围内亚群 SV 和 NSV 中各有 4.6%和 3.4%的位点组合处于显著的 LD 状态 。LD 衰退的速度在 2 亚群中均较快,在 0-2 cM 之间。亚群 SV 中, LG3,4,6 的 LD 衰退距离均在 0-2cM,LG1,2,7,9,10,11 的 LD 衰退距离均在 2.5-5cM 之间。 亚群 NSV 中的 LD 衰退更快,有 7 个连锁群的 LD 衰退距离接近或小于 1cM,其余 5 个 LG 的 LD 衰退则发生在 2-3cM。通过关联分析鉴定了20多个与豇豆茎杆持绿性等耐旱性状关联的SNP位点。利用UP12数据库中的豇豆unigene序列设计了提供了一套可用于豇豆表达谱分析的DNA探针序列117,746条,代表了29,471条unigene。通过在耐与不耐热/旱长豇豆种质间比较鉴定热/旱胁迫响应基因,鉴定了一些常见的植物耐旱相关代谢通路如ABA代谢、磷脂酶信号等,并且发现了一些新颖的或独特的代谢通路和基因如Tip水通道蛋白等。本项目对于豇豆连锁不平衡和关联分析的研究结果已发表于国际知名遗传学期刊《Heredity》,论文发表后《科学网》、《中国网》、《浙江科技报》等媒体均对本项目的成果进行了报道。项目主持人2012年赴美国圣地亚哥参加了第XXI届国际动植物基因组大会,并以Poster Report形式交流了豇豆耐旱表达谱研究的部分内容,该部分研究的完整结果预计在2013年可以第2篇论文形式发表。项目针对豇豆耐旱性的检测开发了一套基于荧光定量PCR的检测引物及其方法,已申报国家发明专利。以本基金项目为直接基础,项目申请人进一步获得了2013年度国家自然科学基金面上项目,继续开展豇豆耐旱性的深入研究。另外,本项目研究引起了以耐旱研究为特色的以色列Moshelion实验室的兴趣,与本课题组开展了合作,双方已共同申报了2012年国家基金委中以合作研究项目旨在进一步深化豇豆耐旱研究。