Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xác định và xác thực các locus tính trạng định lượng liên quan đến năng suất hạt, hàm lượng dầu và protein trong hai quần thể đường dòng tái tổ hợp của đậu nành
Tóm tắt
Hạt đậu nành chứa hàm lượng cao dầu và protein, và là nguồn quan trọng của dầu thực vật và protein thực vật cho tiêu dùng của con người và thức ăn chăn nuôi. Tăng năng suất hạt, hàm lượng dầu và protein là các mục tiêu chính trong chọn giống đậu nành. Mục tiêu của nghiên cứu này là xác định và xác thực các locus tính trạng định lượng (QTL) liên quan đến năng suất hạt, hàm lượng dầu và protein trong hai quần thể đường dòng tái tổ hợp, và đánh giá sự nhất quán của các QTL qua các môi trường khác nhau, các nghiên cứu và các nền tảng di truyền khác nhau. Cả quần thể lập bản đồ (SD02-4-59 × A02-381100) và quần thể xác thực (SD02-911 × SD00-1501) đều được phân tích kiểu hình cho ba tính trạng trong nhiều môi trường khác nhau. Phân tích di truyền cho thấy hàm lượng dầu và protein có tính di truyền cao trong khi năng suất có tính di truyền thấp hơn trong cả hai quần thể. Dựa trên bản đồ liên kết được xây dựng trước đó với quần thể lập bản đồ và sử dụng phân tích khoảng cách hợp thành và/hoặc phân tích khoảng cách, 12 QTL cho năng suất hạt, 16 QTL cho hàm lượng dầu và 11 QTL cho hàm lượng protein đã được phát hiện một cách nhất quán trong nhiều môi trường và/hoặc dữ liệu trung bình qua tất cả các môi trường. Trong số các QTL được phát hiện trong quần thể lập bản đồ, năm QTL cho năng suất hạt, tám QTL cho hàm lượng dầu và năm QTL cho hàm lượng protein đã được xác nhận trong quần thể xác thực thông qua phân tích marker đơn trong ít nhất một môi trường và dữ liệu trung bình cũng như bằng ANOVA qua tất cả các môi trường. Tám trong số các QTL đã được xác thực này là các QTL mới được xác định. So với các nghiên cứu khác, bảy QTL cho năng suất hạt, tám QTL cho hàm lượng dầu và chín QTL cho hàm lượng protein đã xác thực thêm các QTL đã được báo cáo trước đó. Những QTL này sẽ hữu ích cho việc chọn giống các giống có năng suất cao hơn và chất lượng tốt hơn, và giúp cải thiện hiệu quả và nâng cao tiềm năng năng suất cũng như chất lượng dinh dưỡng trong đậu nành.
Từ khóa
#đậu nành #năng suất hạt #hàm lượng dầu #hàm lượng protein #locus tính trạng định lượng (QTL)Tài liệu tham khảo
Bachlava E, Dewey RE, Burton JW, Cardinal AJ (2009) Mapping and comparison of quantitative trait loci for oleic acid seed content in two segregating soybean populations. Crop Sci 49:433–442
Beavis WD (1994) The power and deceit of QTL experiments: lessons from comparative QTL studies. In: 49th annual corn and sorghum industry research conference. American Seed Trade Association, Washington, DC
Brummer EC, Graef GL, Orf J, Wilcox JR, Shoemaker RC (1997) Mapping QTL for seed protein and oil content in eight soybean populations. Crop Sci 37:370–378
Burton JW (1987) Quantitative genetics: results relevant to soybean breeding. In Wilcox JR (ed) Soybeans: improvement, production and uses. 2nd edn. Agron Monogr 16. ASA, CSSA, and SSSA, Madison
Chapman A, Pantalone VR, Ustun A, Allen FL, Landau-Ellis D, Trigiano RN, Gresshoff PM (2003) Quantitative trait loci for agronomic and seed quality traits in an F2 and F4:6 soybean population. Euphytica 129:387–393
Chiari L, Piovesan ND, Naoe LK, Jose IC, Viana JMS, Moreira MA, De Barros EG (2004) Genetic parameters relating isoflavone and protein content in soybean seeds. Euphytica 138:55–60
Chung J, Babka HL, Graef GL, Staswick PE, Lee DJ, Cregan PB, Shoemaker RC, Specht JE (2003) The seed protein, oil, and yield QTL on soybean linkage group I. Crop Sci 43:1053–1067
Clemente TE, Cahoon EB (2009) Soybean oil: genetic approaches for modification of functionality and total content. Plant Physiol 151:1030–1040
Concibido VC, Vallee BL, Mclaird P, Pineda N, Meyer J, Hummel L, Yang J, Wu K, Delannay X (2003) Introgression of a quantitative trait locus for yield from Glycine soja into commercial soybean cultivars. Theor Appl Genet 106:575–582
Cornelious B, Chen P, Chen Y, de Leon N, Shannon JG, Wang D (2005) Identification of QTLs underlying water-logging tolerance in soybean. Mol Breed 16:103–112
Csanadi G, Vollmann J, Stift G, Lelly T (2001) Seed quality QTLs identified in a molecular map of early maturing soybean. Theor Appl Genet 103:912–919
Diers BW, Keim P, Fehr WR, Shoemaker RC (1992) RFLP analysis of soybean seed protein and oil content. Theor Appl Genet 83:608–612
Fasoula VA, Harris DK, Boerma HR (2004) Validation and designation of quantitative trait loci for seed protein, seed oil, and seed weight from two soybean populations. Crop Sci 44:1218–1225
Fehr WR (1987) Principles of cultivar development—Volume 1, Theory and Technique. Macmillan Publishing Company, New York
Guzman PS, Diers BW, Neece DJ, Martin SK St, LeRoy AR, Grau CR, Hughes TJ, Nelson RL (2007) QTL associated with yield in three backcross-derived populations of soybean. Crop Sci 47:111–122
Hyten DL, Pantalone VR, Sams CE, Saxton AM, Landau-Ellis D, Stefaniak TR, Schmidt ME (2004) Seed quality QTL in a prominent soybean population. Theor Appl Genet 109:552–561
Jiang G-L, Shi JR, Ward RW (2007) QTL analysis of resistance to Fusarium head blight in the novel wheat germplasm CJ 9306. I Resistance to fungal spread. Theor Appl Genet 116:3–13
Jun T-H, Van K, Kim MY, Lee S-H, Walker DR (2008) Association analysis using SSR markers to find QTL for seed protein content in soybean. Euphytica 162:179–191
Kabelka EA, Diers BW, Fehr WR, LeRoy AR, Baianu IC, You T, Neece DJ, Nelson RL (2004) Putative alleles for increased yield from soybean plant introductions. Crop Sci 44:784–791
Lee SH, Bailey MA, Mian MAR, Carter TE, Shipe ER, Ashley DA, Parrott WA, Hussey RS, Boerma HR (1996) RFLP loci associated with soybean seed protein and oil content across populations and locations. Theor Appl Genet 93:649–657
Li D, Pfeiffer TW, Cornelius PL (2008) Soybean QTL for yield and yield components associated with Glycine soja alleles. Crop Sci 48:571–581
Melchinger AE, Utz HF, Schon CC (2000) From Mendel to Fisher. The power and limits of QTL mapping for quantitative traits. VortrPflanzezuchtg 48:132–142
Nichols DM, Golver KD, Carlson SR, Specht JE, Diers BW (2006) Fine mapping of a seed protein QTL on soybean linkage group I and its correlated effects on agronomic traits. Crop Sci 46:834–839
Orf JH, Chase K, Jarvik T, Mansur LM, Cregan PB, Adler FR, Lark KG (1999) Genetics of soybean agronomic traits: I. Comparison of three related recombinant inbred populations. Crop Sci 39:1642–1651
Palomeque LC, Jun LL, Li W, Hedges B, Cober ER, Rajcan I (2009a) QTL in mega-environments: I. Universal and specific seed yield QTL detected in a population derived from a cross of high-yielding adapted × high-yielding exotic soybean lines. Theor Appl Genet 119:417–427
Palomeque LC, Jun LL, Li W, Hedges B, Cober ER, Rajcan I (2009b) QTL in mega-environments: II. Agronomic trait QTL co-localized with seed yield QTL detected in a population derived from a cross of high-yielding adapted × high-yielding exotic soybean lines. Theor Appl Genet 119:429–436
Palomeque L, Liu LJ, Li W, Hedges BR, Cober ER, Smid MP, Lukens L, Rajcan I (2010) Validation of mega-environment universal and specific QTL associated with seed yield and agronomic traits in soybeans. Theor Appl Genet 120:997–1003
Panthee DR, Pantalone VR, West DR, Saxton AM, Sams CE (2005) Quantitative trait loci for seed protein and oil concentration, and seed size in soybean. Crop Sci 45:2015–2022
Panthee DR, Pantalone VR, Saxton AM (2006) Modifier QTL for fatty acid composition in soybean oil. Euphytica 152:67–73
Qi Z-M, Wu Q, Han X, Sun Y-N, Du X-Y, Liu C-Y, Jiang H-W, Hu G-H, Chen Q-S (2011) Soybean oil content QTL mapping and integrating with meta-analysis method for mining genes. Euphytica 179:499–514
Reinprecht Y, Poysa VW, Yu K, Rajcan I, Ablett GR, Pauls KP (2006) Seed and agronomic QTL in low linolenic acid, lipoxygenase-free soybean (Glycine max (L.)Merrill) germplasm. Genome 49:1510–1527
Reyna N, Sneller CH (2001) Evaluation of marker-assisted introgression of yield QTL alleles into adapted soybean. Crop Sci 41:1317–1321
Sebolt AM, Shoemaker RC, Diers BW (2000) Analysis of a quantitative trait locus allele from wild soybean that increases seed protein concentration in soybean. Crop Sci 40:1438–1444
Shi A, Chen P, Zhang B, Hou A (2010) Genetic diversity and association analysis of protein and oil content sin food-grade soybeans from Asia and the United States. Plant Breeding 129:250–256
Smalley MD, Fehr WR, Cianzio SR, Han F, Sebastian SA, Streit LG (2004) Quantitative trait loci for soybean seed yield in elite and plant introduction germplasm. Crop Sci 44:436–442
Song Q, Marek LF, Shoemaker RC, Lark KG, Concibido VC, Delannay X, Specht JE, Cregan PB (2004) A new integrated genetic linkage map of the soybean. Theor Appl Genet 109:122–128
Song Q, Jia G, Zhu Y, Grant D, Nelson RT, Hwang E-Y, Hyten DL, Cregan PB (2010) Abundance of SSR motifs and development of candidate polymorphic markers (BARCSOYSSR_1.0) in soybean. Crop Sci 50:1950–1960
Specht JE, Chase K, Macrander M, Graef GL, Chung J, Markwell JP, Germann M, Orf JH, Lark KG (2001) Soybean response to water: a QTL analysis of drought tolerance. Crop Sci 41:493–509
Tucker DM, Saghai-Maroof MA, Mideros S, Skoneczka JA, Nabati DA, Buss GR, Hoeschele I, Tyler BM, St. Martin SK, Dorrance AE (2010) Mapping quantitative trait loci for partial resistance to Phytophthora sojae in a soybean interspecific cross. Crop Sci 50:628–635
Wang D, Graef GL, Procopiuk AM, Deirs BW (2004) Identification of putative QTL that underlie yield in interspecific soybean backcross populations. Theor Appl Genet 108:458–467
Wang S, Basten CJ, Zeng ZB (2005) Windows QTL Cartographer 2.5. Department of Statistics, North Carolina State University, Raleigh
Wang J, Li H, Zhang L, Li C, Meng L (2011) QTL IciMapping V3.1. Institute of Crop science and CIMMT China, Chinese Academy of Agriculture Sciences, Beijing, China
Wang X, Jiang G-L, Green M, Scott RA, Hyten DL, Cregan PB (2012) Quantitative trait locus analysis of saturated fatty acids in a population of recombinant inbred lines of soybean. Mol Breed 30:1163–1179
Wang X, Jiang G-L, Green M, Scott RA, Hyten DL, Cregan PB (2014) QTL analysis of unsaturated fatty acids in a recombinant inbred population of soybean. Mol Breed 33:281–296
Wilson RF (2004) Seed composition. In: Boerma RH, Specht JE (eds) Soybeans: improvement, production, and uses, 3rd edn. American Society of Agronomy, Madison, pp 621–669
Yesudas CR, Bashir R, Geisler MB, Lightfoot DA (2013) Identification of germplasm with stacked QTL underlying seed traits in an inbred soybean population from cultivars Essex and Forrest. Mol Breed 31:693–703
Yuan JZ, Njiti VN, Meksem K, Iqbal MJ, Triwitayakorn K, Kassem MA, Davis GT, Schmidt ME, Lightfoot DA (2002) Identification of yield loci in soybean populations that segregate for disease resistance. Crop Sci 42:271–277