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南方地区土壤有效磷缺乏是南方大豆生产的限制因子。利用遗传育种方法选育磷高效的大豆新品种是解决缺磷土壤种植大豆的有效方法。随着分子标记辅助选择和转基因等现代生物技术在传统育种中的应用,人们对作物磷效率等复杂性状进行有效改良成为可能。本研究在收集前人定位大豆磷效率相关QTL标记信息的基础上,利用BioMereator2.1软件将磷效率相关的QTL映射到参考图谱上,构建了一张大豆磷相关QTL“一致性图谱”,获得了磷效率相关的“真实”QTL:选用磷效率相关QTL两侧标记分析了中国大豆微核心种质、巴西材料和华南地区大豆主要育种材料的等位变异、遗传多样性指数与遗传关系,为亲本选配提供依据;同时对华南地区主要春/夏大豆品种分别在春季和夏季进行高/低磷盆栽试验,通过植株干重和磷吸收量,结合苗期和成熟期的性状表现,评价华南地区大豆材料的磷效率。主要结果如下:
(1)收集前人定位的磷效率相关的66个QTL,利用BioMercator2.1软件分析了磷效率相关的QTL,整合后在16个连锁群上得到29个“真实”QTL,其中16个QTL只控制一个性状,13个QTL控制多个性状。这些QTL与整合前的QTL相比,置信区间缩小。
(2)从等位变异数、遗传多样性指数和遗传关系三个方面明确三个群体遗传多样性的分布和特点。三个群体按等位变异丰富程度从高到低依次为:微核心种质(355)>华南地区主要育种材料(316)>巴西材料(179);三个群体遗传多样性指数从高到低顺序为微核心种质(0.617)>华南地区主要育种材料(0.534)>巴西材料(0.380);SSR标记遗传一致性系数以华南地区育种材料与微核心种质的最高(0.698),其次是华南地区育种材料与巴西材料(0.642),最低的是微核心种质与巴西材料(0.476)。三个群体不同参数的差异为拓宽华南地区大豆的遗传基础及亲本选配提供了重要参考依据。
(3)具有相同地理来源和系谱关系的种质聚在一起是三个群体聚类分析的主要特点。根据SSR标记计算的Jaccard遗传相似系数,对总群体进行UPGAM聚类,反映出多数材料间的来源、系谱的差异,极少数品种如十胜长叶,Amsoy具有遗传特殊性,独立成一类。在育种中可利用系谱关系或地理远缘材料拓宽华南地区大豆品种的遗传基础。
(4)大豆品种盛花期和成熟期植株干重、磷吸收量、磷利用效率及籽粒重在高低磷条件下差异显著重在高低磷条件下差异显著,植株干重和磷吸收量相对值呈显著或极显著正相关。因此,选用植株干重和磷吸收量的相对值作为筛选指标,对华南地区育种材料进行磷效率的评价,综合盛花期和成熟期的磷效率相关性状表现,最终选出两个时期表现磷高效品种巴西10号、福豆310、巴西15号,磷低效品种本地2号、华春2号、湘春豆03-11、NF156。
(5)将华南地区大豆育种材料磷效率分子标记重要位点信息和磷效率相关性状信息整合,构建大豆磷效率信息数据库,为开展大豆磷效率分子标记辅助育种奠定基础。