摘要
大豆（GlycinemaxL.Merr.）是重要的粮饲兼用作物，它不仅含有丰富的蛋白质和脂肪，而且还含有异黄酮和皂甙等次生代谢产物。异黄酮主要存在于豆科植物中，不仅对植物生长发育和植物环境互作有着重要作用，也对人类营养健康具有重要价值。随着高通量测序技术的发展和高质量基因组的构建，亟需一种能够高效、快速且高通量筛选异黄酮候选基因的遗传学方法。本研究利用菜豆豆荚斑驳病毒（BPMV）诱导基因沉默技术，建立了针对大豆异黄酮候选基因的快速鉴定技术，利用前期基于极端性状混池重测序（BSA-seq）和权重基因共表达网络分析方法（WGCNA）方法，筛选鉴定出的一批异黄酮相关候选基因，采用BPMV-VIGS技术对异黄酮候选基因进行初步的功能分析，结合大豆毛状根瞬时遗传转化方法快速验证候选基因功能;最后，利用大豆自然育种群体为材料，挖掘和验证与主要品质性状关联的分子标记与优异等位变异，为大豆营养品质分子育种提供理论参考。本研究的主要研究结果如下: 1、基于BPMV-VIGS技术鉴定大豆异黄酮候选基因功能 以鲁黑豆2号作为BPMV-VIGS实验的病毒侵染寄主植株，构建BPMV重组病毒载体，以pBPMV-1033为空白对照，pBPMV-GmPDS为阳性对照，通过摩擦接种法接种BPMV病毒，建立BPMV-VIGS快速鉴定大豆异黄酮相关基因体系。利用BPMV-VIGS技术研究5个异黄酮候选基因功能，发现大豆根中抑制GmMYB、GmIE3-1和GmIE3-3的表达会显著减少异黄酮的积累，表明GmMYB、GmIE3-1和GmIE3-3可能参与异黄酮生物合成途径的调控。大豆根中抑制GmIE3-2和GmIE3-4的表达并未引起根中异黄酮含量的显著变化，表明GmIE3-2和GmIE3-4可能对大豆异黄酮生物合成调控作用较小。 2、利用发根农杆菌介导的毛状根转化体系验证大豆异黄酮候选基因功能 以鲁黑豆2号为材料，通过遗传转化获得GmMYB、GmIE3-1、GmIE3-3和GmIE3-4的RNAi转基因毛状根，GmMYB、GmIE3-1和GmIE3-3基因表达抑制的阳性毛状根中，异黄酮含量显著降低，进一步验证GmMYB、GmIE3-1和GmIE3-3参与调控异黄酮的积累。而GmIE3-4基因表达抑制的阳性毛状根中，异黄酮含量无显著变化，验证了该基因可能不参与大豆异黄酮的生物合成。 3、大豆主要品质性状相关分子标记的育种选择效果评价 以292份黄淮海地区选育的大豆品种（系）和19份野生/半野生大豆为材料组成大豆自然分离群体，利用NIR、GC和UPLC方法分析其蛋白质、脂肪、脂肪酸和异黄酮组分含量;针对已报道的与品质性状紧密连锁的18个SSR标记，采用毛细管电泳方法进行基因型鉴定，基于Tassel2.1软件开展关联分析，挖掘和验证与品质性状关联的分子标记与优异等位变异。结果显示，共检测出与脂肪含量关联标记3个，与蛋脂总和关联标记3个，与棕榈酸关联标记1个，与硬脂酸关联标记1个，与油酸关联标记2个，与亚麻酸关联标记2个。所有与主要品质性状关联的优异等位变异中，存在增效效应的有118个，减效效应的有118个，特别是Satt384-113bp位点仅存在野生大豆中。上述分子标记为大豆营养品质分子育种提供可靠理论参考。
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