1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
1.1课题研究意义
大豆是重要的粮食作物和经济作物，为人类提供了丰富的油脂和蛋白质来源。大豆是我国主要农作物之一，已成为世界上最丰富而价廉物美的蛋白质与油脂资源，是具有高经济性与高营养性的农作物。大豆在作为饲料用、食用等多方面都具有广泛的用途，大豆食品在国际市场上的需求也日益增多。培育高产品种是大豆重要育种目标之一。百粒重是大豆产量构成因素之一，为受多基因控制的数量性状，遗传力较高。通过QTL定位分析，检测百粒重相关QTL，阐明QTL在大豆种质资源中的遗传多样性特点，挖掘携带优异等位变异的种质资源，对于聚合多个优异等位变异以突破大豆高产育种瓶颈具有重要意义。大豆百粒重是大豆产量的重要因素，是一个重要的复杂性状，易受环境影响,表型选择的准确度不高。随着分子标记技术的发展,检测百粒重的基因座，发展大豆分子标记辅助选择技术对于大豆高产育种具有重要意义。
1.2国内外大豆百粒重遗传研究进展
随着大豆公共遗传连锁图谱的不断完善，已有较多研究者对大豆百粒重性状进行了QTL 定位分析。自Keim等(1990)首先报道大豆数量性状位点（QTL）定位以来，Soybase网站共收录297个百粒重QTL，分别来自47个杂交组合。2013年，LIU等以Zhongpin03-5373×栽培品种Zhonghuang13的F8代RIL为材料，在6种环境下检测到18个百粒重QTL。2014年，KATO等分别以来自日本和美国品种为亲本配制2个杂交组合，在3种环境下检测到15个百粒重QTL，位于Gm17中Sat_284和Sat_292间的qSw17-1在两群体多环境下均被检测到。利用大豆优质品种与其他来源种质资源杂交构建的RIL为材料，挖掘优质品种遗传背景下优异百粒重QTL位点的研究也较多。同2014年，YAN等以栽培品种Jidou12和Jidou9分别与野生材料ZYD2738配制杂交组合，利用F2和F2:3群体检测到不同遗传背景下共有的QTL——qSWT_13_1，且该位点有超显性效应。2015年，WANG等利用栽培品种NN86-4和野生资源为亲本配制的杂交组合，检测到15个加性效应百粒重QTL和17对上位性互作QTL。
近些年，基于资源材料群体利用关联分析检测百粒重相关QTL的研究也有报道。2015年，ZHOU等以包含野生材料、地方品种和育成品种在内的共302份资源为材料，通过GWAS分析检测到位于Chr.17上的百粒重位点与前人报道的qSW位点一致。2016年，ZHANG等以309份大豆种质资源为材料，利用GWAS分析检测到22个百粒重QTL，并在Chr.04和Chr.192个热点区域预测到4个候选基因分别参与了籽粒发育及植物发育激素和细胞分裂素的信号传导途径。
针对大豆百粒重性状，国内外许多学者利用不同的初级作图群体和基于不同标记图谱定位了大量QTL。但初级作图群体会使得QTL定位区间过大，大量基因位点同时分离，造成遗传背景效应或“遗传噪声”，增加了主效QTL精细定位的难度。利用次级作图群体，如染色体片段代换系(chromosomesegmentsubstitution lines，CSSLs)的应用，为解决这一难题找到了理想途径。理想状态下，一个染色体片段代换系个体基因组带有供体亲本染色体的少量片段，而基因组的其他部分则为轮回亲本的遗传背景，因此，极大避免了遗传背景效应或“遗传噪声”的干扰。
近年来染色体片段代换系的利用已经成为作物重要农艺性状QTL精细定位和遗传改良的重要途径，在水稻、玉米、小麦及大豆等作物中得到广泛应用。
虽然前人对大豆百粒重进行了深入的遗传解析，定位了数以百计的QTL，但是这些定位结果多停留在初步定位层面，每个定位区间仍包含数以百计的基因，到底哪个基因影响百粒重仍不清楚。截止目前，仅有少数位点被图位克隆，如控制百粒重的PP2C(Lu等, 2017)、SoyWRKY15a(Wang等, 2017)、CYP78A72(Zhao等, 2016)等。通过构建仅在目标QTL区间的分离群体进行精细定位，可排除背景效应的干扰，使QTL定位更加准确，使基因克隆成为可能。
同时,现在百粒重QTL多数为与栽培大豆改良相关的位点，仅有少数为来自野生大豆驯化相关位点(Li等, 2008; Liu等, 2007; Liu等, 2018; Maughan等, 1996; Sebolt等, 2000; Wang等, 2014; Xin等, 2016; Yang等, 2011)。为了挖掘野生大豆中蕴藏的丰富遗传信息，本实验将以野生大豆染色体片段代换系群体及其构建的次级群体为材料实验进行野生大豆百粒重位点的验证与定位。
1.3应用前景
综上所述，本研究拟以野生大豆染色体片段代换系群体及其构建的次级群体为材料，以前期检测到的百粒重位点qsw10.1主线，从次级群体百粒重评价、基因型鉴定和百粒重QTL检测等方面，开展大豆qsw10.1位点的验证，为该位点的进一步验证和精细定位奠定基础。
参考文献
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| 课题的意义、国内外研究进展、应用前景等（列出主要参考文献） 1.1 课题研究意义 大豆[Glycine max（L.）Merrill]是重要的粮食作物和经济作物，为人类提供了丰富的油脂和蛋白质来源，已成为世界上最丰富而价廉物美的蛋白质与油脂资源，是具有高经济性与高营养性的农作物。同时大豆在作为饲料用、食用等多方面都具有广泛的用途，大豆食品在国际市场上的需求也日益增多。因此，培育高产品种成为了大豆育种主要目标。 百粒重是大豆产量重要构成因素，为受多基因控制的数量性状，遗传力较高。通过QTL定位分析，检测百粒重相关QTL，阐明QTL在大豆种质资源中的遗传多样性特点，挖掘携带优异等位变异的种质资源，对于聚合多个优异等位变异以突破大豆高产育种瓶颈具有重要意义。大豆百粒重是一个重要的复杂性状，易受环境影响,表型选择的准确度不高，需要获得连锁标记，开展标记辅助选择。随着分子标记技术的发展,检测百粒重的基因座，发展大豆分子标记辅助选择技术对于大豆高产育种具有重要意义。野生大豆作为栽培大豆的祖先，具有较栽培大豆更为丰富的遗传变异，且两者之间不存在生殖隔离，所以利用野生大豆可以拓宽后者的遗传基础。 本实验课题以野生大豆与栽培大豆杂交所产生的后代次级群体作为研究材料，获得与目标性状相关的QTL位点并进行分析与验证，充分发掘野生大豆优异等位基因，以及对栽培大豆遗传基础拓宽为研究意义。 1.2 国内外大豆百粒重遗传研究进展 随着大豆公共遗传连锁图谱的不断完善，已有较多研究者对大豆百粒重性状进行了QTL定位分析。自Keim等首先报道大豆数量性状位点（QTL）定位以来，Soybase网站共收录297个百粒重QTL，分别来自47个杂交组合。Liu等(2013)以Zhongpin03-5373×栽培品种Zhonghuang13的F8代RIL为材料，在6种环境下检测到18个百粒重QTL。Kato等(2014)分别以来自日本和美国品种为亲本配制2个杂交组合，在3种环境下检测到15个百粒重QTL，位于Gm17中Sat_284和Sat_292间的qSw17-1在两群体多环境下均被检测到。利用大豆优质品种与其他来源种质资源杂交构建的RIL为材料，挖掘优质品种遗传背景下优异百粒重QTL位点的研究也较多。Yan等(2014)以栽培品种Jidou12和Jidou9分别与野生材料ZYD2738配制杂交组合，利用F2和F2:3群体检测到不同遗传背景下共有的QTL qSWT_13_1，且该位点有超显性效应。Wang等(2015)利用栽培品种NN86-4和野生资源为亲本配制的杂交组合，检测到15个加性效应百粒重QTL和17对上位性互作QTL。 近些年，基于资源材料群体利用关联分析检测百粒重相关QTL的研究也有报道。Zhou等(2015)以包含野生材料、地方品种和育成品种在内的共302份资源为材料，通 |
| 过GWAS分析检测到位于17号染色体（Chr.17）上的百粒重位点与前人报道的百粒重位点一致。Zhang等(2016)以309份大豆种质资源为材料，利用GWAS分析检测到22个百粒重QTL，并在Chr.04和Chr.192个热点区域预测到4个候选基因分别参与了籽粒发育及植物发育激素和细胞分裂素的信号传导途径。针对大豆百粒重性状，国内外许多学者利用不同的初级作图群体和基于不同标记图谱定位了大量QTL。 虽然前人对大豆百粒重进行了深入的遗传解析，定位了数以百计的QTL，但是这些定位结果多停留在初步定位层面，每个定位区间仍包含数以百计的基因，到底哪个基因影响百粒重仍不清楚。截止目前，仅有少数位点被图位克隆，如控制百粒重的PP2C(Lu等, 2017)、SoyWRKY15a(Wang等, 2017)和CYP78A72(Zhao等, 2016)等。通过构建仅在目标QTL区间的分离群体进行精细定位，可排除背景效应的干扰，使QTL定位更加准确，使基因克隆成为可能。 现在百粒重QTL多数为与栽培大豆改良相关的位点，仅有少数为来自野生大豆驯化相关位点(Li等, 2008; Liu等, 2007; Liu等, 2018; Maughan等, 1996; Sebolt等, 2000; Wang等, 2014; Xin等, 2016; Yang等, 2011)。与栽培大豆相比，野生大豆在丰产性、高蛋白和抗性等多个方面表现良好。同时，野生大豆与栽培大豆是近缘品种，两者之间没有生殖隔离，可通过互相杂交，充分研究利用野生大豆的遗传多样性，拓宽栽培大豆的遗传基础。为了挖掘野生大豆中蕴藏的丰富遗传信息，本实验将以野生大豆染色体片段代换系群体及其构建的次级群体为材料实验进行野生大豆百粒重位点的验证与定位。 1.3应用前景 综上所述，前人检测到了大量百粒重位点，但多数定位结果来自栽培大豆，且多少位点缺乏验证和精细定位。为了提高QTL检测的精准性，可以建立一个遗传背景简单的次级作图群体，从而减少遗传背景复杂引起的“噪音”。所以，为了增加QTL定位的精确性，本研究拟以携带目标位点qsw16.1的野生大豆染色体片段代换系与轮回亲本杂交构建的次级F2:3群体为材料，从次级群体百粒重评价、基因型鉴定和百粒重QTL检测等方面，开展大豆qsw16.1位点的验证工作，为该位点的进一步验证和精细定位奠定基础。 参考文献 [1] 杜维广，盖钧镒.大豆超高产育种研究进展的讨论[J]. 土壤与作物,2014，3(3): 81-92. [2] 齐照明，孙亚男，陈立君，郭强，刘春燕，胡国华，陈庆山. 基于Meta 分析的大豆百粒重的 QTLs定位[J].中国农业科学，2009，42(11):3795-3803. [3] 全国野生大豆考察组. 中国野生大豆资源考察报告[J]. 中国农业科学, 1983, (6):69-75. [4] Mian M A R, Bailey MA, Tamulonis J P, Shipe E R, Carter T E, Parrott W A, Ashley D A, Hussey R S,Boerma H R. Molecular markers associated with seed weight in two soybeanpopulations[J]. Theoretical and Applied Genetics, 1996,93:1011-1016. [5] Cregan P B, JarvikT, Bush A L, Shoemaker R C, Lark K G, Kahler A L, Kaya N, Vantoai T T, LohnesD G, Chung J, Specht J E. An integrated genetic linkage map of the soybeangenome[J]. Crop Science, 1999, 39(5): 1464-1490.
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2. 研究的基本内容和问题
2.1研究目标
课题前期利用野生大豆染色体片段代换系群体检测到一个控制大豆百粒重的位点qsw10.1,本研究拟在前期研究的基础上，构建目标位点的次级f2及f2:3作图群体，对前期定位的位点进行验证，为该位点的精细定位和图位克隆等深入研究奠定基础。
2.2研究内容
3. 研究的方法与方案
3.1.1大豆qsw10.1-次级群体百粒重表型评价
大豆qsw10.1-次级群体（f2:3群体）及双亲cssl2873和南农1138-2的表型评价于2018年夏在南京农业大学当涂实验站进行，实验采用随机区组设计，2次重复。种植方式为精量点播，株距约为0.1 m，行距0.5 m，田间常规管理。调查的性状为大豆百粒重（100-seed weight，100sw），调查方法为种子烘干至恒重后，随机选取100粒完熟种子称重。利用sas程序和excel进行表型数据分析。
3.1.2大豆次级群体基因型分析
4. 研究创新点
目前有关大豆百粒重基因的克隆和种子形成的分子机制研究还较少。
野生大豆与栽培大豆相较而言，拥有较大的遗传差异，拥有栽培大豆没有的等位基因，通过研究野生大豆可以发现新的等位基因。
因而，对野生大豆进行研究，可以丰富栽培了大豆基因库，同时，本试验以野生大豆染色体片段代换系为研究对象，对大豆百粒重qtl进行验证，可以为该位点的精细定位和图位克隆及分子标记辅助育种奠定基础。
5. 研究计划与进展
研究计划及预期进展
