低磷胁迫下大豆苗期根系性状全基因组关联分析

摘要

大豆是喜磷作物，缺磷会导致大豆减产甚至无法正常生长。大豆根系性状是鉴定大豆耐低磷性的重要指标，因此，挖掘调控大豆低磷胁迫功能的相关基因对提高大豆低磷耐受性和大豆育种尤为关键。利用206份大豆种质资源，在低磷和常磷处理下对大豆根系形态性状进行表型鉴定，以低磷处理下根重、总根长、根总表面积、根总体积和相对根重、相对总根长、相对根总表面积、相对根总体积作为耐低磷性状鉴定指标，基于93 436个SNPs（single nucleotide polymorphisms）进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS），筛选显著关联的SNPs位点并挖掘候选基因。结果表明：不同大豆种质的耐低磷性差异明显，低磷处理下的根重、总根长、根总体积和根总表面积的变化范围分别为0.04～0.75 g、700.95～4 300.12 cm、0.96～8.56 cm³和91.54～614.58 cm²，相对根重、相对总根长、相对根总体积和相对根总表面积的变化范围分别为0.34～2.07,0.49～1.78,0.52～1.96,0.4～1.67。全基因组关联分析共鉴定出49个与大豆耐低磷性显著相关的SNP位点，其中与低磷处理下根重、根总表面积、根总体积相关的SNP位点共有10个，与相对根重、相对根长、相对根总表面积和相对根总体积相关的SNP位点共有39个。通过单倍型分析与LD block分析得到候选基因2个，分别是在根中特异性表达为编码磷酸泛乙炔基转移酶相关的基因和α-葡聚糖磷酸化酶。qRT-PCR结果显示,低磷处理后GmYB1和GmYB3的表达量在耐低磷品种中显著高于低磷敏感品种。研究结果为深入了解大豆耐低磷胁迫的分子机制提供了理论参考及基因资源。

关键词

大豆 / 低磷胁迫 / 根系性状 / SNP / GWAS / 候选基因