蠶豆遺傳圖譜與QTL定位研究進(jìn)展

周仙莉　滕長(zhǎng)才　張紅巖　林夕　劉玉玲　吳小燕　侯萬偉　劉玉皎

摘要： 作為一種糧食、蔬菜、飼料、綠肥兼用的食用豆類，蠶豆在人類健康、土壤改良等方面發(fā)揮了重要作用。高密度遺傳圖譜的構(gòu)建是蠶豆基因組研究的基礎(chǔ)和主要手段，至今共構(gòu)建了24張蠶豆遺傳圖譜，最為飽和的圖譜覆蓋長(zhǎng)度為1 439 cM，平均遺傳距離為0.8 cM。同時(shí)基于圖譜開展了產(chǎn)量相關(guān)性狀、品質(zhì)相關(guān)性狀以及抗性相關(guān)性狀的QTL定位，有效地促進(jìn)了蠶豆的遺傳與基因研究。

關(guān)鍵詞： 蠶豆;遺傳連鎖圖譜;QTL定位

中圖分類號(hào)： S529 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1000-4440（2021）01-0237-09

Research advance of genetic linkage map and QTL location in Vicia faba L.

ZHOU Xian-li1，2， TENG Chang-cai2， ZHANG Hong-yan1，2， LIN Xi1，2， LIU Yu-ling1，2， WU Xiao-yan1，2，HOU Wan-wei2， LIU Yu-jiao1，2，3

（1.Qinghai University， Xining 810016， China;2.Qinghai Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Xining 810016， China;3.The Co-constructing State Key Laboratory of Three Rivers Sources Ecology and Plateau Agriculture and Animal Husbandry， Qinghai University， Xining 810016， China）

Abstract： As a kind of edible legumes which can be used as food， vegetables feed and green manure， Vicia faba L. plays a crucial role in human health and soil improvement. The construction of high-density genetic linkage map is the basis and main method for genome research in V. faba L.. 24 genetic maps have been constructed so far， in which the most saturated map spanned 1 439 cM with an average genetic distance of 0.8 cM. Quantitative trait locus （QTL） mapping on yield-related traits， quality-related traits， and resistance-related traits had been carried out， which effectively promoted inheritance and gene research in V. faba L..

Key words： Vicia faba L.;genetic linkage maps;quantitative trait locus （QTL） location

蠶豆（Vicia faba L.）具有“養(yǎng)人、養(yǎng)畜、養(yǎng)地”的作用，是中國(guó)傳統(tǒng)的出口農(nóng)產(chǎn)品，也是青海省種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)民增收的優(yōu)勢(shì)作物之一[1-3]。隨著人們生活水平的提高和健康飲食需求的增加，菜用蠶豆的市場(chǎng)需求量越來越大。蠶豆作為一種輪作豆類，在土壤改良方面也發(fā)揮著重要作用。

遺傳連鎖圖譜是指已知基因或分子標(biāo)記在連鎖群上的線性排列，標(biāo)記間的相對(duì)遺傳距離通過重組率計(jì)算[4-5]。蠶豆基因組龐大（約13 Gb），缺乏可用的基因組序列數(shù)據(jù)，導(dǎo)致其基因組研究進(jìn)展緩慢[6]。構(gòu)建高密度遺傳圖譜，進(jìn)行QTL定位以及開發(fā)連鎖標(biāo)記是蠶豆基因組研究的主要手段，對(duì)控制重要性狀的關(guān)鍵基因定位與克隆、關(guān)聯(lián)與連鎖分析以及分子標(biāo)記輔助選擇優(yōu)良品種具有重要作用。

基于蠶豆遺傳圖譜，對(duì)產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等重要性狀進(jìn)行基因與QTL定位，并針對(duì)部分性狀開發(fā)連鎖標(biāo)記，有利于替代繁瑣且耗時(shí)的表型評(píng)估，促進(jìn)分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）育種的發(fā)展，進(jìn)而縮短育種進(jìn)程[7]。本文對(duì)蠶豆遺傳圖譜的構(gòu)建與重要農(nóng)藝性狀、品質(zhì)性狀以及抗性的QTL定位的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在為蠶豆遺傳連鎖圖譜的加密、重要性狀的基因精細(xì)定位和MAS育種等提供參考。

1 蠶豆遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建

蠶豆遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建起源于1991年，Van de Ven等[8]報(bào)道了蠶豆第1張遺傳圖譜。在隨后的近30年里，基于12種遺傳標(biāo)記共構(gòu)建了24張遺傳圖譜（表1）。蠶豆遺傳圖譜的研究進(jìn)程可大致分為以下2個(gè)階段：第1階段是利用形態(tài)學(xué)（Morphological markers）、同工酶（Isozymes）等遺傳標(biāo)記與隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性（Random amplified polymorphic DNA，RAPD）標(biāo)記、微衛(wèi)星（Microsatellite）等傳統(tǒng)標(biāo)記構(gòu)建蠶豆遺傳圖譜;第2階段是利用高通量測(cè)序技術(shù)開發(fā)的表達(dá)序列標(biāo)簽（Expressed sequence tag，EST）、單核苷酸多態(tài)性（Single nucleotide polymorphisms，SNP）等標(biāo)記構(gòu)建蠶豆遺傳圖譜。

1.1 基于形態(tài)學(xué)、RAPD等標(biāo)記的蠶豆遺傳圖譜

早期，國(guó)外學(xué)者對(duì)種皮顏色等形態(tài)學(xué)性狀與一些同工酶系統(tǒng)進(jìn)行了報(bào)道，并研究了其基因在染色體上的位置[9-11]。這些形態(tài)學(xué)性狀和同工酶系統(tǒng)被作為遺傳標(biāo)記廣泛應(yīng)用于蠶豆遺傳圖譜的構(gòu)建[8， 12-14]?；谕っ浮⑾拗菩云伍L(zhǎng)度多態(tài)性（Restriction fragment length polymorphism，RFLP）等傳統(tǒng)標(biāo)記構(gòu)建的遺傳圖譜的標(biāo)記數(shù)量較少，密度較低。Van de Ven等[8]構(gòu)建的第1張圖譜僅包含7個(gè)標(biāo)記;Romn等[15]構(gòu)建的遺傳圖譜包含121個(gè)標(biāo)記，平均遺傳距離為13.77 cM。構(gòu)建的蠶豆遺傳圖譜包含的連鎖群數(shù)量多于蠶豆染色體數(shù)（2n=12）。Satovic等[13]構(gòu)建的圖譜包含了48個(gè)連鎖群，而僅有6個(gè)連鎖群被錨定到了染色體上。

在作圖群體構(gòu)建上，常以Vf6[12-15]、Vf136[13，15-16]、Vf27[17-18]等品系作為親本，構(gòu)建回交群體（Backcross population，BC population）[8]、F2群體以及重組自交系（Recombinant inbred lines，RIL）等群體作為作圖群體以構(gòu)建圖譜。以蠶豆三體材料為親本構(gòu)建作圖群體，可以將連鎖群與染色體相關(guān)聯(lián)。蠶豆初級(jí)三體是以Vf6為母本與其他材料雜交所形成的，用于檢測(cè)建立遺傳圖譜中連鎖群與染色體之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系[13-14]。Satovic等[13]將Vf6分別與不同蠶豆染色體三體材料雜交，形成了具有3、4、5、6號(hào)染色體三體的7個(gè)F2作圖群體，所構(gòu)建的圖譜包含1個(gè)形態(tài)學(xué)標(biāo)記、9個(gè)同工酶標(biāo)記與147個(gè)RAPD標(biāo)記。由于單一群體間多態(tài)性有限，所以基于多個(gè)作圖群體構(gòu)建了復(fù)合圖譜，錨定了更多的遺傳標(biāo)記，增加了圖譜密度[13-14，19]。

2002年，Poarkova等[20]從蠶豆特異性DNA文庫(kù)中開發(fā)的位于蠶豆1號(hào)染色體上的微衛(wèi)星標(biāo)記也被廣泛應(yīng)用于蠶豆遺傳圖譜的構(gòu)建[16，19，21]。Ellwood等[17]則利用RIL群體構(gòu)建了包含151個(gè)內(nèi)含子靶向擴(kuò)增多態(tài)性（Intron-targeted amplified polymorphic，ITAP）標(biāo)記、12個(gè)連鎖群、覆蓋1 685.8 cM的遺傳圖譜，每個(gè)連鎖群上的標(biāo)記數(shù)量由3個(gè)到30個(gè)不等，長(zhǎng)度從23.6 cM到324.8 cM不等，與蒺藜苜蓿染色體組之間的同源分析結(jié)果表明兩種作物之間具有高度的共線性。

1.2 基于高通量測(cè)序技術(shù)的蠶豆遺傳圖譜

隨著分子標(biāo)記和高通量測(cè)序技術(shù)的不斷發(fā)展，EST衍生標(biāo)記[22-23]、SNP標(biāo)記開始被應(yīng)用于蠶豆遺傳圖譜的構(gòu)建。為了對(duì)蠶豆開花與產(chǎn)量性狀進(jìn)行QTL定位，Cruz-Izquierdo等[22]基于Vf6×Vf27衍生的RIL群體構(gòu)建了具有16個(gè)連鎖群、258個(gè)標(biāo)記的遺傳圖譜，其中EST標(biāo)記167個(gè)，其他標(biāo)記則為同工酶、RAPD等標(biāo)記，并將構(gòu)建的遺傳圖譜與蒺藜苜蓿和兵豆的染色體進(jìn)行了共線性分析，為建立蠶豆基因組與其他豆科作物基因組之間的同源性提供了錨定位點(diǎn)。自2013年起，國(guó)內(nèi)開始采用EST（表達(dá)序列標(biāo)簽）序列設(shè)計(jì)和已發(fā)表的簡(jiǎn)單重復(fù)序列（Simple sequence repeats，SSR）標(biāo)記構(gòu)建蠶豆遺傳連鎖圖譜，并對(duì)圖譜進(jìn)行加密[5，24-25]。在Ma等[24]構(gòu)建的SSR遺傳圖譜基礎(chǔ)上，Yang等[25]繼續(xù)以91825×K1563構(gòu)建的F2群體為作圖群體進(jìn)行加密，最終構(gòu)建了包含465個(gè)SSR標(biāo)記、7個(gè)連鎖群、覆蓋長(zhǎng)度為4 516.75 cM、平均遺傳距離為9.71 cM的遺傳圖譜，連鎖群上的SSR標(biāo)記數(shù)量從12到136不等，連鎖群的長(zhǎng)度范圍為129.35 cM至1 180.21 cM，圖譜覆蓋度極大提升，但平均遺傳距離仍較大。

2014年起，SNP標(biāo)記開始被應(yīng)用于蠶豆遺傳圖譜構(gòu)建[26-28]。至今最飽和的蠶豆遺傳圖譜是由Sudheesh等[29]構(gòu)建的整合圖譜，Sudheesh等基于SNP標(biāo)記將已發(fā)表的遺傳圖譜與其研究中新構(gòu)建的遺傳圖譜相整合，構(gòu)建了一張包含6個(gè)連鎖群、1 850個(gè)標(biāo)記的整合圖譜，其覆蓋總長(zhǎng)度為1 439 cM，平均遺傳距離為0.8 cM。最近，Carrillo-Perdomo等[30]利用在3個(gè)重組品系中表現(xiàn)多態(tài)性的1 819個(gè)SNP標(biāo)記構(gòu)建了一張包含1 728個(gè)標(biāo)記、圖譜長(zhǎng)度為1 547.71 cM、平均遺傳距離為0.89 cM的高密度蠶豆遺傳圖譜。

分子標(biāo)記與遺傳圖譜的構(gòu)建是蠶豆基因組研究中的有效手段。目前，RAPD、SSR、SNP等多種不同類型的遺傳標(biāo)記被應(yīng)用于圖譜構(gòu)建，所構(gòu)建的蠶豆遺傳圖譜覆蓋長(zhǎng)度增加，標(biāo)記數(shù)量增多，并可對(duì)多個(gè)圖譜進(jìn)行有效整合。飽和遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建和與目標(biāo)性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記的開發(fā)，對(duì)MAS育種中育種進(jìn)程的縮短具有重要意義。在構(gòu)建的遺傳圖譜中，13張遺傳圖譜被應(yīng)用于蠶豆產(chǎn)量與籽粒相關(guān)性狀、開花特性、抗性等重要性狀的QTL定位。

1.3 與其他豆科作物的同源比對(duì)

將蠶豆遺傳圖譜與其他豆科作物進(jìn)行同源比對(duì)，以確定蠶豆與其他作物在系統(tǒng)發(fā)育中的親緣關(guān)系，是對(duì)控制重要性狀的關(guān)鍵基因進(jìn)行同源克隆與候選基因篩選的主要手段之一。將應(yīng)用來源于其他豆科作物的通用性引物構(gòu)建的蠶豆遺傳圖譜與小扁豆、蒺藜苜蓿的基因組進(jìn)行同源比對(duì)，結(jié)果表明3種作物間均存在高度的共線性，蠶豆與小扁豆之間的同源水平更高;與蒺藜苜蓿的染色體比較，發(fā)現(xiàn)蠶豆和小扁豆的染色體均存在中等程度的重排，這種重排可以解釋不同作物間染色體數(shù)目的差異[17， 22]。將基于測(cè)序技術(shù)構(gòu)建的蠶豆遺傳圖譜與以上2種作物進(jìn)行同源比對(duì)，發(fā)現(xiàn)蠶豆和蒺藜苜蓿基因組間存在大量的高度共線性區(qū)域，并在映射區(qū)間內(nèi)通過序列比對(duì)驗(yàn)證了1個(gè)控制單寧的候選基因[28]。因此，同源比對(duì)有助于在具有高度共線性的映射區(qū)間內(nèi)預(yù)測(cè)基因含量與距離，進(jìn)行基因注釋。

不同作物間的共線性程度在一定程度上反映了作物在系統(tǒng)發(fā)育中親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近。蠶豆與蒺藜苜蓿、鷹嘴豆、豌豆等親緣關(guān)系較近，因此在同源比對(duì)時(shí)常將蠶豆與這些豆科作物進(jìn)行比較。Kaur 等[26]與Carrillo-Perdomo等[30]均將其所構(gòu)建的圖譜與多種豆科作物的基因組進(jìn)行了比較。Carrillo-Perdomo等[30]發(fā)現(xiàn)蠶豆遺傳圖譜中的連鎖群與豌豆、鷹嘴豆、蒺藜苜蓿等近緣作物染色體之間的共線性區(qū)域幾乎覆蓋了整個(gè)染色體組，而蠶豆與菜豆、短豇豆、百脈根之間的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，故其染色體間存在的共線性區(qū)域稍少。

2 蠶豆重要性狀相關(guān)QTL研究進(jìn)展

2.1 重要農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量相關(guān)QTL

產(chǎn)量是蠶豆育種中關(guān)注的主要問題，單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)以及百粒質(zhì)量共同構(gòu)成了蠶豆單株產(chǎn)量[31-38]。產(chǎn)量形成過程受到多個(gè)性狀的影響，如開花時(shí)間、生長(zhǎng)習(xí)性等。開花時(shí)間主要影響蠶豆品種的成熟特性和環(huán)境適應(yīng)性。Cruz-Izquierdo等[22]鑒定并驗(yàn)證了控制開花時(shí)間、花期長(zhǎng)度、莢長(zhǎng)、單莢粒數(shù)、單莢胚珠數(shù)等5個(gè)性狀的QTL，在2、5、6號(hào)染色體上連續(xù)2年鑒定出12個(gè)穩(wěn)定的QTL，比較分析結(jié)果表明控制開花時(shí)間的基因組區(qū)域在其他豆科作物中具有保守性。Avila等[33]對(duì)花序特征、產(chǎn)量相關(guān)的8個(gè)性狀進(jìn)行了QTL定位，檢測(cè)到大量的QTL位點(diǎn)，在開花節(jié)位、結(jié)莢高度、有效分枝數(shù)方面各檢測(cè)到4個(gè)QTL，在單花序花蕾數(shù)、百粒質(zhì)量方面各檢測(cè)到5個(gè)QTL，在主莖開花層數(shù)方面檢測(cè)到6個(gè)具有加性效應(yīng)的QTL，但QTL的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性需進(jìn)一步驗(yàn)證。

百粒質(zhì)量和粒型性狀是重要的商品經(jīng)濟(jì)特征。1999年，與百粒質(zhì)量相關(guān)的QTL被首次報(bào)道[14]，QTL主要聚集在6號(hào)染色體上，與20個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)顯著相關(guān)，主效QTL位點(diǎn)（與OPM1811725標(biāo)記連鎖）可解釋將近30%的表型變異率。田瑩瑩等[37]以粒型差異較大的云122與TF42為親本配置雜交組合，構(gòu)建F2群體對(duì)粒型性狀進(jìn)行了QTL定位，最終檢測(cè)到4個(gè)控制籽粒長(zhǎng)、寬、質(zhì)量的QTL（qSL-1-1、 qSW-1-2 、qSH-1-3、qSH-1-4）。

目前，產(chǎn)量方面的QTL研究較少，定位到的QTL區(qū)間較大，其穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性需要進(jìn)一步驗(yàn)證，難以開發(fā)可直接應(yīng)用于MAS育種的分子標(biāo)記。對(duì)于質(zhì)量性狀，如子葉顏色和生長(zhǎng)習(xí)性，連鎖標(biāo)記的開發(fā)難度較低。沙偉超[39]采用分組混合分析（BSA）法篩選到9個(gè)與子葉顏色相連鎖的SSR標(biāo)記，并初步將控制子葉顏色的基因定位到LG05，但未對(duì)連鎖標(biāo)記進(jìn)行驗(yàn)證。Avila等[40-41]開發(fā)了用于有限生長(zhǎng)習(xí)性選擇的酶切擴(kuò)增多態(tài)性序列（Cleaved amplified polymorphic sequences，CAPS）標(biāo)記Vf_TFL1，在MAS育種中具有實(shí)用性。

2.2 品質(zhì)性狀相關(guān)標(biāo)記

蠶豆?fàn)I養(yǎng)價(jià)值高， 富含蛋白質(zhì)、淀粉和微量元素[42]。蠶豆蛋白質(zhì)是一種優(yōu)質(zhì)的谷物蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)組分含量不同階段處于不斷變化中[43]。Macas等[44-45]報(bào)道了5個(gè)控制蠶豆籽粒蛋白質(zhì)的基因，并公布了相關(guān)引物序列。蠶豆籽粒中抗?fàn)I養(yǎng)因子的存在降低了蛋白質(zhì)的生物學(xué)價(jià)值，在育種進(jìn)程中選育抗?fàn)I養(yǎng)因子含量較低的品種為品質(zhì)育種提供了新的研究方向[46]。Gutierrez等[47-49]鑒定了與單寧缺失基因（zt-1、zt-2）緊密連鎖的2個(gè)SCAR標(biāo)記，報(bào)道了與蠶豆嘧啶葡糖苷和伴蠶豆嘧啶核苷含量相關(guān)基因緊密連鎖的1個(gè)CAPs標(biāo)記。Hou等[50]利用596個(gè)SSR標(biāo)記和100個(gè)ISSR標(biāo)記篩選到1個(gè)與zt-1緊密連鎖的SSR標(biāo)記（SSR84），可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)zt-1基因型。

2.3 抗性相關(guān)QTL和基因定位

病害是蠶豆產(chǎn)量的主要限制因素之一，全世界至2018年為止報(bào)道了銹病、褐斑病、霜霉病等10種蠶豆常見真菌病害[51]?？剐缘膹?fù)雜性導(dǎo)致難以僅僅依據(jù)表型觀測(cè)進(jìn)行抗性育種，因此有必要對(duì)抗性的遺傳機(jī)制進(jìn)行研究。目前，針對(duì)銹病、褐斑病、耐寒性、抗旱性的相關(guān)QTL進(jìn)行了研究，赤斑病、霜霉病等病害的遺傳研究基礎(chǔ)較薄弱，僅見病原鑒定、防治措施及遺傳機(jī)制等方面的研究報(bào)道[52-54]。

2.3.1 銹病與褐斑病抗性 蠶豆銹病和褐斑病是真菌病害，對(duì)中國(guó)秋播型蠶豆危害嚴(yán)重[55]。典型褐斑病發(fā)生時(shí)，會(huì)造成35%～40%減產(chǎn)[56]?？共∮N過程較為復(fù)雜，已育成的抗病品種由于病菌生理小種的變化也易喪失抗性，目前難以獲得完全抗性。Sillero等[57]在648份蠶豆種質(zhì)中篩選出6份（V-300、V-1271、V-1273、V-313、V-1272、V-1335）具有銹病抗性的資源?；诳逛P病品系 2N52和敏感品系VF-176雜交產(chǎn)生的F2群體， Avila等[58]采用分組混合分析法檢測(cè)到了3個(gè)與抗銹病基因（Uvf-1）緊密連鎖的RAPD標(biāo)記，在標(biāo)記OPI20900和Uvf-1間未檢測(cè)到重組，采用該標(biāo)記對(duì)抗銹病基因型的選擇效率較高。

蠶豆褐斑病抗性的等位基因多來源于Vf6、29H、Ascot等品系，在蠶豆抗褐斑病相關(guān)QTL定位中較多地使用了這些品系。初期，基于Vf6×Vf136和29H×Vf136衍生的群體，Román等[56]檢測(cè)到的控制蠶豆褐斑病抗性的QTL （Af1）與Avila等[16]檢測(cè)到的Af3都位于3號(hào)染色體，表明二者可能位于同一基因組區(qū)域。基于Icarus× Ascot衍生的RIL群體，Kaur等[26]在2年的評(píng)估中檢測(cè)到4個(gè)相關(guān)QTL，分別位于Chr-I.A、Chr-II與Chr-VI，其中，3號(hào)位點(diǎn)可能在先前的研究中被報(bào)道過，而其他3個(gè)則是新檢測(cè)到的位點(diǎn)。最近，Sudheesh等[29]構(gòu)建了一張高密度的整合圖譜用于蠶豆褐斑病抗性相關(guān)QTL定位，作圖群體為Nura×Farah衍生的RIL，Nura是從 Icarus和Ascot雜交產(chǎn)生的系譜中選擇出來的，其抗性主要來源于Ascot，最終確定了2個(gè)基因組區(qū)域（AB_N1、AB_N2），可解釋多達(dá)49%的表型變異，2個(gè)QTL與Kaur等[26]檢測(cè)到的1號(hào)位點(diǎn)和4號(hào)位點(diǎn)為相同的位點(diǎn)。

2.3.2 列當(dāng)抗性 在地中海沿岸，列當(dāng)對(duì)于蠶豆的寄生極其嚴(yán)重，難以有效控制[46]。Díaz-Ruiz等[59-60]基于Vf6×Vf136的RIL群體檢測(cè)到了4個(gè)相關(guān)QTL區(qū)域（Oc2、Oc3、Oc4、Oc5），其中Oc4、Oc5被定位在1號(hào)染色體。Díaz-Ruiz等[32]在不同的世代和環(huán)境中對(duì)列當(dāng)抗性相關(guān)QTL區(qū)域進(jìn)行了驗(yàn)證，最終在不同環(huán)境中的3個(gè)RIL群體中鑒定出4個(gè)控制列當(dāng)抗性的QTL，而先前報(bào)道的在F2群體中檢測(cè)到的Oc1在高代群體中則不顯著。Ocaa-Moral等[36]基于SNP標(biāo)記對(duì)Gutiérrez等[23]檢測(cè)到的QTL進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在6號(hào)染色體上檢測(cè)到的Oc7在不同年份中均解釋了較大的表型變異，并在QTL區(qū)間內(nèi)增添了2個(gè)SNP標(biāo)記，減小了標(biāo)記間隙，而Oc8位點(diǎn)僅在1年中被檢測(cè)到。

2.3.3 非生物抗性 MAS育種比常規(guī)育種更快速、更有效，尤其是對(duì)于性狀表達(dá)受環(huán)境影響較大的非生物脅迫而言[61]。蠶豆的耐寒性是保證秋播型蠶豆安全越冬的前提?；蛐秃铜h(huán)境的相互作用降低了耐寒性選擇的有效性，傳統(tǒng)育種程序?qū)τ谇锊バ头N質(zhì)的遺傳改良進(jìn)展緩慢[62]。Arbaoui等和Sallam等基于SNP構(gòu)建的遺傳圖譜檢測(cè)到與耐寒性和耐寒性生理相關(guān)的多個(gè)重要的推定QTL[31，63]。然而，推定的QTL無法直接應(yīng)用于分子標(biāo)記輔助選擇育種。隨后，Sallam等[64]使用101個(gè)RIL和189個(gè)不同基因型的單粒傳后代作為遺傳背景，采用QTL定位和全基因組關(guān)聯(lián)分析，檢測(cè)到5個(gè)與耐寒性和脂肪酸組分相關(guān)的SNP位點(diǎn)，經(jīng)驗(yàn)證在2個(gè)群體中有1個(gè)SNP標(biāo)記（VF_Mt3g086600）與抗凍性相關(guān)基因緊密連鎖，這個(gè)標(biāo)記在先前研究中被證明與產(chǎn)量性狀相關(guān)。

蠶豆在其生長(zhǎng)過程對(duì)于干旱反應(yīng)相對(duì)敏感，開花期和結(jié)莢期的干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致蠶豆的嚴(yán)重減產(chǎn)[65]。Khazaei等[66]以211個(gè)RIL為作圖群體，應(yīng)用來自蒺藜苜蓿的SNP檢測(cè)到15個(gè)與氣孔特性相關(guān)的推定QTL，并利用蠶豆與蒺藜苜蓿之間的共線性關(guān)系鑒定了位于蠶豆2號(hào)染色體上的8個(gè)QTL（qSD-2013-1、qSD-2014、qSL-2013、qSL-2014、qGS-2013、qCT-2012、qCT-2013、qCT-2014），這些QTL可能是與抗旱性相關(guān)的候選基因。

3 問題與展望

3.1 蠶豆遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建

高質(zhì)量遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建和與目標(biāo)性狀緊密連鎖的分子標(biāo)記的開發(fā)，對(duì)MAS育種中育種效率的提高具有重要意義。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展，大量可轉(zhuǎn)移的EST、SNP等標(biāo)記被用于構(gòu)建整合圖譜，在原有圖譜的基礎(chǔ)上增添新的標(biāo)記，極大地增加了圖譜的分辨率。高質(zhì)量的蠶豆遺傳圖譜也被用于與其他近緣豆科植物模型進(jìn)行同源比對(duì)[26，30]。然而。與小麥、大豆等主要農(nóng)作物相比[67-68]，蠶豆遺傳連鎖圖譜仍未達(dá)到飽和。

在蠶豆遺傳圖譜構(gòu)建方面主要存在以下問題：①應(yīng)用于圖譜構(gòu)建的作圖群體較小，單一群體內(nèi)單株數(shù)量均在200株以下，影響了遺傳圖譜的精度。②已報(bào)道的蠶豆遺傳圖譜大多基于傳統(tǒng)標(biāo)記，基于SNP標(biāo)記構(gòu)建的遺傳圖譜僅有6張，開發(fā)的易于轉(zhuǎn)移的標(biāo)記數(shù)量較少;③已構(gòu)建的高密度遺傳連鎖圖譜的總長(zhǎng)度多在1 500 cM左右，難以覆蓋蠶豆龐大的基因組。部分基于SSR及其他標(biāo)記的遺傳圖譜雖然總長(zhǎng)度較大，但分辨率不足。

因此，應(yīng)通過擴(kuò)大作圖群體，開發(fā)易轉(zhuǎn)移的EST、SNP等標(biāo)記以及對(duì)已發(fā)表的圖譜進(jìn)行整合等方式，進(jìn)一步促進(jìn)蠶豆遺傳圖譜的飽和。將所構(gòu)建的圖譜與已發(fā)表的圖譜進(jìn)行整合，是增加圖譜飽和度的有效手段之一。同時(shí)由于整合圖譜包含了來自其他圖譜的標(biāo)記，也有利于對(duì)不同研究中檢測(cè)到的QTL進(jìn)行比較鑒定，以篩選在多個(gè)環(huán)境中穩(wěn)定表達(dá)的QTL;其次，蠶豆飽和遺傳圖譜的構(gòu)建需要更多的基因組信息，如EST測(cè)序信息、細(xì)菌人工染色體文庫(kù)等，以進(jìn)一步開發(fā)更多易于轉(zhuǎn)移的標(biāo)記，增加圖譜飽和程度，提高與重要性狀相關(guān)的QTL區(qū)域的分辨率。

3.2 蠶豆重要性狀相關(guān)QTL檢測(cè)

基于遺傳圖譜，大量的QTL被鑒定，涉及開花特性、產(chǎn)量、粒型、子葉顏色、籽粒蛋白質(zhì)含量、銹病抗性、褐斑病抗性、列當(dāng)抗性、耐寒性、抗旱性等多個(gè)重要性狀，開發(fā)了與控制有限生長(zhǎng)習(xí)性、單寧缺失、銹病抗性、耐寒性等基因緊密連鎖的分子標(biāo)記。

在蠶豆重要性狀相關(guān)QTL定位方面，存在以下問題：①Q(mào)TL定位研究多集中于抗性領(lǐng)域，產(chǎn)量方面的QTL報(bào)道較少，其穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性需進(jìn)一步驗(yàn)證;②蠶豆遺傳圖譜的飽和度極大地限制了重要性狀的基因或QTL的精細(xì)定位和克隆[66]。對(duì)于多基因控制的數(shù)量性狀，由于無法確定其QTL的準(zhǔn)確區(qū)域，難以找到與其緊密連鎖的分子標(biāo)記，導(dǎo)致其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值較低。

QTL所在基因組區(qū)域的飽和并在多個(gè)環(huán)境和遺傳背景中進(jìn)行驗(yàn)證是獲得可靠標(biāo)記的必要前提[69]。因此，應(yīng)在QTL所在區(qū)域進(jìn)一步設(shè)計(jì)引物，縮小定位區(qū)間。另外，通過蠶豆與豆科模式作物的比較基因組學(xué)分析可以有效地驗(yàn)證重要性狀相關(guān)QTL位點(diǎn)，確定可能的候選基因[70-72]，篩選用于后代單株選擇的分子標(biāo)記。同時(shí)，開發(fā)用于目標(biāo)性狀選擇的分子標(biāo)記，以在育種早期對(duì)含有目標(biāo)性狀的個(gè)體進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的選擇，加快育種進(jìn)程。

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（責(zé)任編輯：張震林）

收稿日期：2020-07-02

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2019YFD1001300、2019YFD1001304）;國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)（CARS-08）

作者簡(jiǎn)介：周仙莉（1995-），女，山東濟(jì)寧人，碩士研究生，主要從事蠶豆種質(zhì)資源研究與利用。（E-mail）18797001590@163.com

通訊作者：劉玉皎，（E-mail）13997058356@163.com