摘要
大豆是我国重要油料作物之一，可广泛用作饲料原料、食品原料、工业原料、医药原料等。萌发是大豆种子发育的关键阶段，萌发相关基因对种子萌发调控起着关键作用，挖掘大豆种子萌发活力相关基因有助于揭示大豆种子萌发调控的分子机制，可以为大豆的性状改良提供理论基础，也有助于提高大豆的品质和产量。全基因组关联分析（GWAS）研究是寻找控制复杂性状的数量性状基因座及复杂性状相关的基因的有效方法。本研究采用含有496份种质的大豆自然群体，对多年多点收获的大豆GWAS群体的种子进行萌发实验，表型选择萌发曲线线下面积（AUC）、种子最大萌发数一半对应的时间（T50）、40h萌发率（G40）、60h萌发率（G60）、发芽指数（GI）和种子电导率变化值（ΔC）。结合GWAS群体的SNPs和Indels变异信息进行全基因组关联分析，筛选与大豆种子萌发相关的显著位点并进行连锁不平衡分析确定4个候选区间、对候选区间内的基因进行单倍型分析等，筛选得到3个与大豆种子萌发活力相关的候选基因，并筛选得到多个高萌发活力种质用于大豆性状改良。研究结论如下： 1.本研究所选大豆GWAS群体的种子萌发活力表型都较符合正态分布，适合进行全基因组关联分析。 2.通过GWAS检测到95个与大豆种子萌发活力相关的显著位点，对其中分别位于4号、8号、11号、18号染色体的4个重复扫描且显著性较高的leadsnps位点进行连锁不平衡分析，确定了4个大豆种子萌发活力相关的候选区间，这4个候选区间大小分别为563.8kb、690.9kb、332.5kb、187.7kb，区间内共有143个基因。 3.筛选候选区间内含有与leadsnp连锁的SNP的候选基因，对候选基因进行单倍型分析、单倍型萌发表型差异分析、表达模式分析等，确定候选基因Glyma.11G164500、Glyma.11G164600和Glyma.18G276600。大豆GWAS群体Glyma.11G164500基因可以划分成2个单倍型，HT1（单倍型1）萌发活力显著高于HT2；HT1和HT2与leadsnp连锁的SNP位点所在启动子序列对应的有不同的顺式作用元件；大豆GWAS群体Glyma.11G164600基因可以划分成3个单倍型，HT2萌发活力表型显著高于HT1和HT3，HT2与leadsnp连锁SNP位点所在启动子序列对应的顺式作用元件是HT2独有的；大豆GWAS群体Glyma.18G276600基因可以划分成3个单倍型，HT2萌发活力表型显著低于HT1和HT3，HT2与leadsnp连锁SNP位点所在启动子序列对应的顺式作用元件是HT2独有的，上述候选基因不同单倍型萌发表型的差异可能都是顺式作用元件的差异造成的。 4.利用多年多点大豆种子萌发表型，在上述表型中分别筛选得到20个高萌发活力的优良种质，通过对高萌发活力的优良种质进行遗传基础分析，发现Glyma.11G164500、Glyma.11G164600和Glyma.18G276600基因高萌发活力单倍型在高萌发活力优良种质中占比在30%-95%之间。 本研究对多年多点收获的大豆GWAS群体材料进行萌发实验，获得萌发表型，进行全基因组关联分析，筛选得到3个与大豆种子萌发活力相关的候选基因，并筛选得到多个高萌发活力的优良种质，可用于大豆种子萌发活力的分子机制研究及大豆遗传性状改良。
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