大豆四粒荚数性状的QTN定位、基因预测与模拟育种研究

这篇研究通过全基因组关联分析(GWAS)定位了大豆四粒荚数(NFSP)的89个数量性状核苷酸(QTN)，筛选出Glyma.13G105400等3个关键基因，构建了表型解释率达44.82%-55.06%的分子辅助选择(MAS)模型，并模拟筛选出153个育种方案，为解析大豆荚果形成机制和高产育种提供了新策略。

　　

大豆四粒荚数性状的遗传解析与育种应用

1 引言
大豆作为重要的粮油作物，其荚果数量直接影响产量。四粒荚数(NFSP)作为关键产量构成因子，受多基因调控且存在显著环境互作效应。前人虽已定位117个QTL和154个QTN，但基于低密度SSR标记的研究存在局限性。本研究利用180K SNP芯片数据，首次系统解析NFSP的遗传基础。

2 材料与方法
采用455份大豆种质资源组成的群体(GP)，在5个环境(21AC/21XY等)开展田间试验。通过7种多基因模型(mrMLM/3VmrMLM等)进行GWAS分析，定位QTN后预测候选基因，并利用Blib平台模拟153种育种方案。

3 结果与分析
3.1 表型变异特征
NFSP在5个环境呈现偏态连续分布，广义遗传力达72.7%。检测到89个QTN，其中34个为多环境稳定位点，AX-90454301与已知Ln基因相邻且表型贡献率达11.47%。

3.2 关键基因鉴定
在34个稳定QTN衰减区内筛选出267个基因，KEGG富集显示涉及植物-病原互作等37条通路。通过单倍型分析验证Glyma.13G105400(bHLH转录因子)、Glyma.04G063700(锌指蛋白)和Glyma.04G063100(蛋白激酶)的等位变异显著影响NFSP表型。

3.3 模拟育种优化
构建的MAS模型可解释44.82%-55.06%表型变异。在F₂群体规模800时，系谱法比混合法获得更多优异个体。最终筛选出CX094/CX246等70个杂交组合的153个方案，在23AC等环境可实现NFSP>40的育种目标。

4 讨论
本研究首次揭示NFSP受钙信号通路和脱落酸途径共同调控。新发现的Glyma.04G063100可能通过调控细胞分裂影响荚果发育。模拟育种中F₅代采用群体内选择、F₇代采用群体间选择的策略效果最佳。

5 结论
研究成果为大豆高产育种提供了分子标记资源和理论依据，建立的ISB模拟平台可显著缩短育种周期。后续需通过基因编辑等技术验证候选基因功能，并优化多性状协同选择模型。