大豆籽粒大小與形狀性狀的QTL定位

陳 強(qiáng)閆 龍鄧瑩瑩 肖二寧 劉兵強(qiáng) 楊春燕張孟臣

河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所 / 國(guó)家大豆改良中心石家莊分中心 / 農(nóng)業(yè)部黃淮海大豆生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 河北省遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河北石家莊 050035

大豆籽粒大小與形狀性狀的QTL定位

陳 強(qiáng)**閆 龍**鄧瑩瑩 肖二寧 劉兵強(qiáng) 楊春燕*張孟臣*

河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所 / 國(guó)家大豆改良中心石家莊分中心 / 農(nóng)業(yè)部黃淮海大豆生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 河北省遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河北石家莊 050035

大豆籽粒大小和粒形性狀不僅與產(chǎn)量和外觀品質(zhì)緊密相關(guān)， 還對(duì)機(jī)械化播種有著一定的影響。本研究采用大粒栽培品種冀豆12與小粒半野生地方品種黑豆（ZDD03651）雜交衍生的包含188個(gè)重組自交系的F6：8和F6：9群體為材料， 對(duì)粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚、長(zhǎng)寬比、長(zhǎng)厚比和寬厚比的遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析， 并分別以WinQTLCart 2.5、QTLNetwork 2.1和IciMapping 4.1 3種模型對(duì)以上性狀的加性效應(yīng)QTL， QE互作效應(yīng)及上位性互作效應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。6個(gè)性狀的廣義遺傳率介于64.01%～79.57%， 遺傳力較高， 且除粒厚外的其他性狀受環(huán)境影響顯著。共定位到加性效應(yīng)QTL 38個(gè)，單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率介于2.21%～10.71%之間， 分布在12條染色體的17個(gè)標(biāo)記區(qū)間內(nèi)， 且12個(gè)染色體區(qū)段至少與2種性狀相關(guān)。兩種及以上模型同時(shí)檢測(cè)到的QTL有24個(gè)， 3種模型均能檢測(cè)到的QTL共8個(gè)， 分別為qSL-17-1、qSL-18-1、qSW-6-1、qST-2-1、qST-6-1、qSLT-2-2、qSWT-2-1和qSWT-20-1。檢測(cè)到7對(duì)上位性互作QTL， 分別涉及粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比、長(zhǎng)厚比和寬厚比， 互作效應(yīng)貢獻(xiàn)率介于0.78%～6.20%之間。QE互作效應(yīng)貢獻(xiàn)率均較低， 介于0.0005%～0.3900%之間。以多種模型同時(shí)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性較高， 可為分子標(biāo)記輔助育種工作提供可靠理論基礎(chǔ)。

大豆； 粒形； QTL； 上位性互作

在大豆中， 粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚等籽粒大小性狀是衡量百粒重的重要指標(biāo)， 與產(chǎn)量密切相關(guān)［1］。而大豆粒形性狀直接關(guān)系大豆的品質(zhì)和商品性， 既是機(jī)械化播種的重要限制因素， 又在一定程度上決定大豆在國(guó)際貿(mào)易中的商業(yè)價(jià)值［2］。籽粒大小和粒形性狀為多基因控制的數(shù)量性狀［3］， 籽粒大小性狀遺傳力一般為 59%～79%， 粒形性狀的遺傳力一般在19%～56%間［4］。通過(guò)QTL定位分析， 檢測(cè)籽粒大小和粒形相關(guān) QTL位點(diǎn)， 對(duì)分子標(biāo)記輔助選擇的高產(chǎn)、高品質(zhì)大豆育種具有重要的指導(dǎo)意義。

在水稻中籽粒大小和粒形的研究較為深入［5-9］，定位了較多 QTL， 并克隆了控制粒長(zhǎng)和粒重的基因GS3［5］， 控制粒寬和粒重的基因 GW2［6］， 控制粒寬、長(zhǎng)寬比和粒重的基因qSW5［7］等多個(gè)基因。大豆籽粒大小和粒形相關(guān)性狀QTL定位的研究相對(duì)較少［10-13］。大豆數(shù)據(jù)網(wǎng)站 SoyBase （http：//www.soybase.org/）中公布了粒長(zhǎng)QTL 18個(gè)、粒寬QTL 16個(gè)、粒厚QTL14個(gè)。近期， 牛遠(yuǎn)等［14-15］在初定位基礎(chǔ)上， 采用Lasso法和復(fù)合區(qū)間作圖法， 同時(shí)將 O連鎖群中 Satt331-Satt592區(qū)段內(nèi)多效性QTL分解后精細(xì)定位， 并對(duì)目標(biāo)區(qū)段內(nèi)候選基因進(jìn)行預(yù)測(cè)。Xie等［16］對(duì)位于C2連鎖群Satt640-Satt422區(qū)間內(nèi)的粒形QTL精細(xì)定位分析， 分別檢測(cè)到粒長(zhǎng)、粒寬、粒厚及百粒重相關(guān)聯(lián)的 SNP標(biāo)記， 并預(yù)測(cè)了結(jié)果區(qū)段內(nèi)可能的效應(yīng)基因。Hu等［17］在分離群體中檢測(cè)到12個(gè)籽粒大小和粒形相關(guān)QTL， 在關(guān)聯(lián)分析中檢測(cè)到41個(gè)SNP標(biāo)記與6個(gè)性狀相關(guān)聯(lián)。而隨著研究的深入， QTL間的上位性互作及 QE互作逐漸受到研究人員的重視［18-20］。Niu等［21］以 257份大豆栽培品種為材料， 采用關(guān)聯(lián)分析方法檢測(cè)到59個(gè)主效QTL和31個(gè)QTL與環(huán)境互作效應(yīng)。梁慧珍等［22］利用QTLNetwork 2.0軟件檢測(cè)到3對(duì)粒形性狀上位性互作QTL。閆寧等［23］采用 Bayes分層廣義線性模型對(duì)粒形性狀的主效QTL、QTL與環(huán)境互作效應(yīng)、QQ上位性互作及QTL與細(xì)胞質(zhì)互作效應(yīng)分別進(jìn)行檢測(cè)。蘇成付等［24］和李杰勤等［25］研究結(jié)果顯示不同的定位程序適用的遺傳模型范圍不同， 建議使用多種作圖法共同作圖， 并優(yōu)先標(biāo)定共同發(fā)現(xiàn)的QTL。

目前， 大豆粒形相關(guān)性狀上位性互作及 QE互作研究相對(duì)較少， 且前人研究多采用單一模型檢測(cè)QTL。本研究利用重組自交系群體為材料， 分別采用WinQTLCart 2.5［26］、QTLNetwork 2.1［27］和IciMapping 4.1［28-29］軟件對(duì)籽粒大小和粒形各性狀的加性 QTL，QTL間上位性互作及 QE互作進(jìn)行檢測(cè)， 以得到可靠的QTL信息， 為進(jìn)一步精細(xì)定位及輔助育種提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料及田間試驗(yàn)

以冀豆 12×黑豆雜交構(gòu)建的包含 188個(gè)家系的F6：8和 F6：9重組自交系為材料。冀豆 12為河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所育成的百粒重為22 g的大粒品種， 黑豆（ZDD03651）為陜西省半野生地方品種，百粒重為7 g。兩親本粒長(zhǎng)、粒寬等籽粒大小相關(guān)性狀間存在較大差異。將該群體 F6：8（2011年）和 F6：9（2013年）重組自交系播種于石家莊田間， 采用 3 m行長(zhǎng)， 3行區(qū)， 隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)， 行距50 cm， 株距10 cm。材料自然成熟后從每小區(qū)收取中間行中間10株。

1.2性狀調(diào)查

自每家系籽粒中隨機(jī)選取10粒， 采用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量粒長(zhǎng)（seed length， SL）、粒寬（seed width，SW）、粒厚（seed thickness， ST）， 長(zhǎng)寬比（seed lengthto-width， SLW） = 粒長(zhǎng)/粒寬、長(zhǎng)厚比（seed length-tothickness， SLT） = 粒長(zhǎng)/粒厚、寬厚比（seed width-tothickness， SWT） = 粒寬/粒厚［21］， 重復(fù)2次， 以平均數(shù)為觀測(cè)值。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

采用 SPSS 17.0軟件中相應(yīng)程序?qū)Ω餍誀钸M(jìn)行方差、相關(guān)性和偏相關(guān)等分析。

1.4QTL定位

在陳強(qiáng)［32］和雷雅坤等［33］分子遺傳連鎖圖譜的基礎(chǔ)上， 采用WinQTLCart 2.5［34］中的復(fù)合區(qū)間作圖法（CIM）檢測(cè)每個(gè)性狀主效QTL位點(diǎn)， 選擇模型6， 向前回歸方法， 選擇被檢區(qū)間每側(cè)10 cM的控制窗口，進(jìn)行 1000次排列獲得 QTL顯著的 LOD閾值（P＜0.05）。利用QTLNetwork 2.1軟件中基于混合線性模型的復(fù)合區(qū)間作圖法（MCIM）分析QTL 之間的互作效應(yīng)［35-36］， 將 Permutation次數(shù)設(shè)置為 1000次，用于計(jì)算F值。以1 cM的步長(zhǎng)對(duì)全基因組進(jìn)行QTL掃描， 選擇結(jié)果中 P值顯著的互作確定上位性互作及環(huán)境互作QTL。以IciMapping 4.1軟件利用MET模塊中ICIM-ADD和ICIM-EPI進(jìn)行多環(huán)境聯(lián)合分析， 以ICIM法進(jìn)行上位性QTL定位， 常用LOD值為2.0， 由于本研究包含2個(gè)環(huán)境， 再結(jié)合定位結(jié)果，故選取LOD值為4.0， 超過(guò)閾值就認(rèn)為存在QTL［37］。同一性狀的LOD峰值相距在5 cM以內(nèi)者視為同一QTL。采取McCouch等［38］的方式命名QTL。

2　結(jié)果與分析

2.1表型變異及相關(guān)分析

兩年的表型數(shù)據(jù)分析結(jié)果（表1）顯示， 冀豆12的粒長(zhǎng)、粒寬和粒厚高于黑豆， 而黑豆的長(zhǎng)寬比、長(zhǎng)厚比和寬厚比高于冀豆12。群體中粒形相關(guān)6個(gè)性狀均存在較大程度分離， 變異系數(shù)介于 5.30%～8.71%之間， 且各性狀均存在超雙親分離現(xiàn)象。各性狀遺傳力介于 64.01%～79.57%之間。基因型與環(huán)境間的雙因素方差分析結(jié)果顯示， 粒長(zhǎng)、粒寬和寬厚比受基因型、環(huán)境和基因型×環(huán)境的影響均極顯著（P＜0.01）； 粒寬受基因型的影響極顯著（P＜0.01）； 長(zhǎng)寬比受基因型和環(huán)境的影響均極顯著（P＜0.01）； 長(zhǎng)厚比受基因型和環(huán)境的影響極顯著（P＜0.01）， 而基因與環(huán)境互作的影響顯著（P＜0.05）。各性狀的表型值均連續(xù)變異， 且為正態(tài)分布（圖1）。

偏相關(guān)分析結(jié)果顯示（表2）， 粒長(zhǎng)與粒寬、長(zhǎng)寬比間均顯著正相關(guān)， 與粒厚極顯著負(fù)相關(guān)， 與長(zhǎng)厚比顯著負(fù)相關(guān)， 與寬厚比在2011年相關(guān)性不顯著，2013年極顯著負(fù)相關(guān)。粒寬與粒厚、寬厚比極顯著正相關(guān)， 與長(zhǎng)寬比極顯著負(fù)相關(guān)； 與長(zhǎng)厚比在2011年相關(guān)性不顯著， 2013年極顯著負(fù)相關(guān)。粒厚與長(zhǎng)寬比極顯著正相關(guān)， 與寬厚比極顯著負(fù)相關(guān)， 與長(zhǎng)寬比相關(guān)性不顯著。長(zhǎng)寬比與長(zhǎng)厚比極顯著正相關(guān)，與寬厚比極顯著負(fù)相關(guān)。長(zhǎng)寬比與長(zhǎng)厚比間為極顯著正相關(guān)。粒長(zhǎng)與寬厚比2011年簡(jiǎn)單相關(guān)分析為極顯著正相關(guān)， 偏相關(guān)分析無(wú)顯著相關(guān)性， 2013年簡(jiǎn)單相關(guān)無(wú)顯著相關(guān)性， 偏相關(guān)分析為極顯著負(fù)相關(guān)。性狀間相關(guān)性不穩(wěn)定， 表明該相關(guān)受其他性狀的影響較大。

2.2主效QTL定位及QE互作效應(yīng)分析

WinQTLCart 2.5和QTLNetwork 2.1進(jìn)行1000次排列獲得QTL顯著的LOD閾值均為2.5。兩年中6性狀共檢測(cè)到38個(gè)主效應(yīng)QTL， 分布在12條染色體中（圖2）， 單個(gè)QTL的貢獻(xiàn)率介于2.21%～10.71%之間。24個(gè)QTL能在2種及以上的方法中檢測(cè)到，其中8個(gè)QTL可被3種方法同時(shí)檢測(cè)到（表3）。

表1　親本及群體籽粒大小與粒形性狀在2011和2013年中的表現(xiàn)Table 1 Characteristics of seed size and shape traits in RILs derived from the cross between Jidou 12 and Heidou in 2011 and 2013

圖1　群體粒形相關(guān)性狀頻率分布圖Fig. 1 Frequency distribution of seed size traits of soybean populations in 2011 and 2013A： 群體粒長(zhǎng)表型分布； B： 群體粒寬表型分布； C： 群體粒厚表型分布； D： 群體長(zhǎng)寬比表型分布； E： 群體長(zhǎng)厚比表型分布； F： 群體寬厚比表型分布。A： frequency distribution of seed length； B： frequency distribution of seed width； C： frequency distribution of seed thickness； D： frequency distribution of seed length-to-width ratio； E： frequency distribution of seed length-to-thickness ratio； F： frequency distribution of seed width-to-thickness ratio.

表2　兩年中粒形性狀間的簡(jiǎn)單相關(guān)和偏相關(guān)分析Table 2 Simple and partial correlation coefficients for seed traits in soybean in two years

檢測(cè)到4個(gè)控制粒長(zhǎng)的加性QTL， 貢獻(xiàn)率范圍為4.04%～8.76%。其中qSL-17-1和qSL-18-1可被3種方法同時(shí)檢測(cè)到， 貢獻(xiàn)率最大分別為 4.67%和8.72%， 加性效應(yīng)最大分別為-0.10 mm和0.15 mm，增效基因分別來(lái)自于冀豆12和黑豆， 與環(huán)境互作的貢獻(xiàn)率最大分別為0.10%和0.29%。檢測(cè)到3個(gè)控制粒寬的加性QTL， 其中qSW-6-1在3種方法中均能被檢測(cè)到， 貢獻(xiàn)率最大為 9.59%， 加性效應(yīng)最大值為-0.12 mm， 與環(huán)境互作的貢獻(xiàn)率最大值為0.02%；qSW-17-1和qSW-2-1分別被兩種方法檢測(cè)到， 貢獻(xiàn)率最大分別為 6.37%和 7.44%， 加性效應(yīng)值為-0.12 mm 和-0.15 mm， 環(huán)境互作貢獻(xiàn)率分別為0.03%和0.04%。檢測(cè)到7個(gè)控制粒厚的加性QTL，其中qST-6-1和qST-2-1在3種方法中可同時(shí)被檢測(cè)到， 貢獻(xiàn)率最大分別為6.80%和5.72%， 加性效應(yīng)值最大分別為-0.10 mm和-0.09 mm， 環(huán)境互作貢獻(xiàn)率最大值分別為0.20%和0.09%； qST-8-1、qST-12-1、qST-13-1和qST-17-1同時(shí)被2種方法檢測(cè)到， 貢獻(xiàn)率最大分別為5.61%、8.01%、6.73%和6.25%， 加性效應(yīng)最大分別為-0.07、-0.09、-0.10和-0.10 mm， 與環(huán)境互作貢獻(xiàn)率范圍為0.01%～0.27%。

檢測(cè)到 3個(gè)控制長(zhǎng)寬比的加性 QTL， 其中qSLW-2-1在兩種方法中同時(shí)被檢測(cè)到， 貢獻(xiàn)率最大為8.67%， 加性效應(yīng)最大分別為0.07， 與環(huán)境互作貢獻(xiàn)率為0.39%。共檢測(cè)到9個(gè)控制長(zhǎng)厚比的加性QTL，其中qSLT-2-2在3種方法中同時(shí)被檢測(cè)到， 貢獻(xiàn)率最大為8.69%， 加性效應(yīng)最大為0.07， 與環(huán)境互作貢獻(xiàn)率為0.15%。qSLT-8-1和qSLT-13-1分別在兩種方法中檢測(cè)到， 貢獻(xiàn)率最大分別為5.07%和8.23%。共檢測(cè)到 8個(gè)控制寬厚比的加性 QTL， qSWT-2-1和qSWT-20-1可同時(shí)在 3種方法中被檢測(cè)到， 貢獻(xiàn)率最大分別為7.87%和7.17%， 加性效應(yīng)均為0.02， 與環(huán)境互作貢獻(xiàn)率分別為0.29%和0.23%； qSWT-6-1、qSWT- 8-1、qSWT-13-1和qSWT-17-1可分別被兩種方法檢測(cè)到， 貢獻(xiàn)率分別為7.05%、10.71%、8.51% 和6.46%。

圖2　檢測(cè)到的主效QTL在連鎖群中的分布Fig. 2 Distribution of main-effect QTLs for seed shape traits on linkage groups

2.3粒形性狀上位性互作效應(yīng)結(jié)果

共檢測(cè)到 7對(duì)上位性互作 QTL， 分別涉及粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比、長(zhǎng)厚比和寬厚比（表 4）。粒長(zhǎng)上位性互作 QTL發(fā)生在非主效 QTL間， 貢獻(xiàn)率為6.20%； 粒寬和長(zhǎng)寬比上位性互作均發(fā)生在主效QTL與非主效 QTL間， 貢獻(xiàn)率分別為 4.58%和4.06%， 效應(yīng)值分別為-0.10 mm和-0.02， 表明該互作為親本型大于重組型； 長(zhǎng)厚比中檢測(cè)到 2對(duì)發(fā)生在主效QTL間的上位性互作， 為qSLT-13-1分別與qSLT-6-1和 qSLT-2-2發(fā)生的互作， 貢獻(xiàn)率分別為1.41%和 0.94%， 效應(yīng)值均為 0.02。寬厚比上位性QTL為qSWT-20-1分別與qSWT-8-1和qSWT-13-3互作， 效應(yīng)值均為0.01， 但效應(yīng)相反。

3　討論

3.1與前人研究結(jié)果的比較

在QTL定位研究中， 前人建議使用多種作圖法，并優(yōu)先標(biāo)定共同發(fā)現(xiàn)的QTL［24-25］。本研究采用的3種作圖方法， 共檢測(cè)到籽粒大小和粒形相關(guān)性狀的加性效應(yīng) QTL 38個(gè)， 其中 3種方法同時(shí)檢測(cè)到的QTL有8個(gè)， 分別是粒長(zhǎng)QTL qSL-17-1和 qSL-18-1，粒寬QTL qSW-6-1， 粒厚QTL qST-2-1和qST-6-1，長(zhǎng)厚比 QTL qSLT-2-2， 寬厚比 QTL qSWT-2-1和qSWT-20-1。參照Song等［39］的大豆公共圖譜標(biāo)記信息與前人研究結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)， 以上 8個(gè)位點(diǎn)中有 5個(gè)與前人報(bào)道基本一致。本研究檢測(cè)到的位于第18染色體的粒長(zhǎng) QTL， 標(biāo)記區(qū)間為 Satt570-Sat_290， 與Moongkanna等［10］檢測(cè)到粒長(zhǎng)QTL區(qū)間Satt303-Sat_ 315部分重疊； 位于第17染色體的粒長(zhǎng)QTL標(biāo)記區(qū)間為 Satt301-Satt310， 與 Yu等［18］檢測(cè)到粒長(zhǎng) QTL區(qū)間Satt266-Sat_354部分重疊。本研究檢測(cè)到的位于第 6染色體的粒寬、粒厚 QTL標(biāo)記區(qū)間為Sat_062-Satt28， 與 Yu等［18］檢測(cè)到粒寬 QTL區(qū)間Satt640-Satt422重疊， 且 Xie等［16］在該區(qū)段內(nèi)對(duì)粒長(zhǎng)、粒寬和粒厚精細(xì)定位分析， 并分別檢測(cè)到關(guān)聯(lián)標(biāo)記， Salas等［11］在該區(qū)段內(nèi)同樣檢測(cè)到粒寬和粒厚QTL。本研究檢測(cè)到的位于第 20染色體的寬厚比QTL標(biāo)記區(qū)間為Satt496-Satt049， 與Yu等［18］檢測(cè)到粒寬QTL區(qū)間Satt419-Satt354部分重疊。該結(jié)果表明多種方法同時(shí)檢測(cè)到的位點(diǎn)有著較高的準(zhǔn)確性。而對(duì)于粒厚QTL qST-2-1、長(zhǎng)厚比QTL qSLW-2-2、寬厚比QTL qSWT-2-1則未見報(bào)道。

本研究用2種方法檢測(cè)到的QTL有14個(gè)， 僅用1種方法檢測(cè)到的QTL有14個(gè)。其中在第4染色體中的粒長(zhǎng)QTL qSL-4-1標(biāo)記區(qū)間為Satt607-Satt361，Niu等［21］檢測(cè)到的粒長(zhǎng)相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記AW277661位于該區(qū)段內(nèi)； 在第8染色體中粒厚QTLqST-8-2標(biāo)記區(qū)間Satt424-Satt341內(nèi)同樣含有Niu等［21］檢測(cè)到的粒厚相關(guān)聯(lián)的標(biāo)記 AW132402； 在第 5染色體長(zhǎng)厚比和寬厚比的QTLqSLT-5-1和qSWT-5-1標(biāo)記區(qū)間Sat_267-Satt200， 與 Salas等［11］檢測(cè)到的粒形 QTL標(biāo)記區(qū)間A975_1～K636_2部分重疊。

本研究中檢測(cè)到的位于在第 2染色體 Satt266-satt611區(qū)間、第2染色體Sat_069-Sat_183區(qū)間、第12染色體 Satt422-Satt541區(qū)間、第 13染色體Satt144-Satt656區(qū)間和第17染色體Satt669-Sat_292區(qū)間， 共檢測(cè)到13個(gè)QTL， 均未見前人報(bào)道。

3.2染色體區(qū)段多效性分析

本研究檢測(cè)到的38個(gè)QTL集中分布在17個(gè)標(biāo)記區(qū)間內(nèi)， 其中13個(gè)標(biāo)記區(qū)段存在同時(shí)與多個(gè)性狀相關(guān)的現(xiàn)象。前人研究表明， 作物相關(guān)性狀QTL的集中分布是一種普遍現(xiàn)象， 有不少Q(mào)TL可能具有多效性。Mansur等［40］認(rèn)為與性狀間的高度遺傳力和遺傳相關(guān)一致， 可能是一個(gè)上位基因作用的結(jié)果， 也可能是控制這些性狀的基因緊密排列所致。在水稻中， 杜景紅等［41］應(yīng)用剩余雜合體衍生群體， 在初定位基礎(chǔ)上， 把水稻第 6染色體短臂上控制水稻谷殼硅含量的qHUS-6分解為qHUS6-1和qHUS6-2， 并進(jìn)一步將 qHUS6-2分解為一個(gè)效應(yīng)較大的qHUS6-2a和效應(yīng)較小的 qHUS6-2b。在大豆中， 牛遠(yuǎn)等［14-15］通過(guò)構(gòu)建剩余雜合系和重組自交系， 將 O染色體Satt331-Satt592 區(qū)間剖分為與標(biāo)記S21-S22 和O23～O19/O19～O21關(guān)聯(lián)的2個(gè)多效性QTL。Xie等［16］對(duì)第6染色體Satt640-Satt422間的粒形性狀效應(yīng)分析， 分別檢測(cè)到粒長(zhǎng)、粒寬和粒厚相關(guān)聯(lián)的SNP標(biāo)記。梁慧珍等［22］對(duì)粒形性狀進(jìn)行 QTL定位分析，同樣發(fā)現(xiàn)同一區(qū)段同時(shí)與多個(gè)性狀相關(guān)的現(xiàn)象， 通過(guò)對(duì)不同性狀間增效基因的來(lái)源對(duì)區(qū)段的多效性進(jìn)行了初步推測(cè)。

本研究第2染色體Sat_069-Sat_183區(qū)段和第6染色體Sat_062-Satt281區(qū)段均同時(shí)與粒寬、粒厚、長(zhǎng)寬比和長(zhǎng)厚比相關(guān)， 第 4染色體 Satt607-Satt361區(qū)段同時(shí)與粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比和長(zhǎng)厚比相關(guān)， 第13染色體Satt144-Satt656區(qū)段同時(shí)與粒厚、長(zhǎng)厚比和寬厚比相關(guān)。以上4個(gè)區(qū)段內(nèi)的QTL， 對(duì)于籽粒大小性狀（粒長(zhǎng)、粒寬或粒厚）增效基因來(lái)自冀豆12， 而對(duì)于粒形性狀（長(zhǎng)寬比、長(zhǎng)厚比或?qū)捄癖龋﹦t相反， 推測(cè)其可能為多個(gè) QTL的聚合。位于第 17染色體Satt301-Satt310區(qū)段同時(shí)與粒長(zhǎng)和粒寬相關(guān)， 且增效基因均來(lái)自冀豆12， 推測(cè)其可能為多效性QTL。具體是一個(gè)主效基因還是由多個(gè) QTL 緊密連鎖的聚合體還需進(jìn)一步研究。

4　結(jié)論

共檢測(cè)到籽粒大小和粒形相關(guān)性狀中加性效應(yīng)QTL 38個(gè)， 以3種方法同時(shí)檢測(cè)到的位點(diǎn)8個(gè)， 分別為qSL-17-1、qSL-18-1、qSW-6-1、qST-2-1、qST-6-1、qSLT-2-2、qSWT-2-1和qSWT-20-1， 可靠性較高， 其中qST-2-1、qSLT-2-2和qSWT-2-1為首次報(bào)道。環(huán)境互作效應(yīng)貢獻(xiàn)率均較低， 而上位性互作位點(diǎn) 7對(duì)，效應(yīng)相對(duì)較高， 其中對(duì)粒形性狀影響顯著， 不能忽略。

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Mapping Quantitative Trait Loci for Seed Size and Shape Traits in Soybean

CHEN Qiang**， YAN Long**， DENG Ying-Ying， XIAO Er-Ning， LIU Bing-Qiang， YANG Chun-Yan*， and ZHANG Meng-Chen*

Institute of Cereal and Oil Crops， Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences / Shijiazhuang Branch of National Soybean Improvement Center / Huang-Huai-Hai Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Soybean， Ministry of Agriculture， Shijiazhuang 050035， China

Seed size and shape not only relate to seed yield and quality， but also affect mechanical seeding in soybean （Glycine max L.）. In this study， F6：8and F6：9populations derived from Jidou 12 × Heidou were used to analyze the genetic character and detect quantitative trait loci （QTLs） for seed length， seed width， seed thickness， seed length-to-width ratio， seed length-to-thickness ratio， and seed width-to-thickness ratio. Softwares WinQTLCart 2.5， QTLNetwork 2.1 and IciMapping 4.1 were used to identify the additive， epistatic and environmentally interacted QTLs for seed size and shape related traits. As results，the heritability of the six traits varied from 64.01% to 79.57%. A total of 38 additive QTLs were identified to be located on 12 chromosomes， with the heritability varying from 2.21% to 10.71%. Eight of them （qSL-17-1， qSL-18-1， qSW-6-1， qST-2-1，qST-6-1， qSLT-2-2， qSWT-2-1， and qSWT-20-1） were identified using three methods， simultaneously. In the meantime， seven pairs of additive × additive epistasis were detected and the heritability of epistasis pairs ranged from 0.78% to 6.20%. Additionally， the effects of QTL by environment interaction ranged from 0.0005% to 0.3900%. The QTLs identified using different mapping softwares in this study could provide a reliable theoretical basis for marker-assisted selection breeding.

Soybean； Seed shape； Quantitative trait locus； Epistasis

10.3724/SP.J.1006.2016.01309

本研究由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31471522）， 河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（C2015301012）， 國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）項(xiàng)目（2012AA101106）， 國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-004-PS06）和國(guó)家轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)（2014ZX0800402B）資助。

This study was supported by the National Natural Science Foundation of China （31471522）， the Natural Science Foundation of Heibei Province （C2015301012）， the National High-tech Research and Development Program of China （2012AA101106）， the China Agriculture Research System （CARS-004-PS06）， and the National Major Project for Developing New GM Crops （2014ZX0800402B）.

（Corresponding authors）： 張孟臣， E-mail： mengchenzhang@hotmail.com； 楊春燕， E-mail： chyyang66@163.com

**同等貢獻(xiàn)（Contributed equally to this work）

聯(lián)系方式： 陳強(qiáng)， E-mail： chenqiangwsm@163.com； 閆龍， E-mail： dragonyan1979@163.com

Received（）： 2016-01-26； Accepted（接受日期）： 2016-05-09； Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）： 2016-06-06.

URL： http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160606.0855.006.html