大豆R6期籽粒氨基酸含量的遗传多样性与全基因组关联分析

　　

摘要：

【目的】解析大豆R6期籽粒氨基酸含量的遗传多样性，综合评价营养品质并挖掘优异育种材料；定位调控氨基酸含量的关键遗传位点与候选基因，为菜用大豆分子育种提供理论基础。【方法】采用氨基酸自动分析仪测定133份大豆种质R6期籽粒17种氨基酸含量；结合主成分分析与隶属函数法构建氨基酸品质综合评价体系，对供试材料进行系统评价，并结合聚类分析筛选优异种质。进一步整合高密度基因型数据，通过限制性两阶段多位点全基因组关联分析（RTM-GWAS）对总氨基酸含量（TAA）和综合评价值（F值）开展关联分析，鉴定显著遗传位点，并筛选候选基因。基于QTL-allele矩阵预测群体杂交组合TAA的育种潜力，并筛选最优组合。【结果】133份大豆种质具有丰富的遗传多样性，测定的17种氨基酸中，谷氨酸含量最高，甲硫氨酸和半胱氨酸含量最低。主成分分析表明，前3个主成分累计贡献率为95.92%，能够代表17种氨基酸绝大部分的遗传变异信息。基于综合评价值（F值），通过聚类分析可将供试材料分为3个类群，并筛选出9份综合表现优异的种质材料。通过RTM-GWAS，共检测到55个与氨基酸含量显著关联的位点，其中8个位点与前人已定位的区域重叠，7个位点在至少2个环境下被重复鉴定。Chr.17_3312682为F值与TAA共定位的稳定位点，进一步在该位点附近挖掘到29个候选基因。其中，Glyma.17g044500编码的蛋白具有天冬氨酸酯酶活性，且在种子中表达量较高，推测该基因为调控氨基酸含量的关键候选基因。基于QTL-allele矩阵，对群体所有可能杂交组合的TAA育种潜力进行预测，并筛选出10个最优杂交组合，其纯系后代TAA含量高达29.36%。【结论】系统解析了大豆R6期籽粒氨基酸含量的遗传多样性，构建了氨基酸品质综合评价体系，将133份材料分为3个类群，并筛选出9份优异种质资源；通过RTM-GWAS鉴定到一个稳定关联位点，最终确定Glyma.17g044500为调控大豆R6期籽粒氨基酸含量的关键候选基因。