野生大豆遗传图谱的构建开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

大豆是人类优质蛋白质和脂肪的重要来源，也是重要的饲料来源。由于我国是大豆的原产国，它在我国具有悠久的种植和加工应用历史，在土壤改良、维护生态环境良性循环，以及畜牧等多个行业中都有着重要地位。因此，大豆的遗传研究一直受到广泛重视。由于大豆是由古四倍演变而来的二倍体作物(lackey，1980)，其基因组较大，染色体又很小，而且细胞在有丝分裂时染色体压缩，使细胞不易观察，因此，大豆的细胞遗传学研究难度较大^[1]。另外，由于大豆是严格的自花授粉作物，其遗传变异程度低，导致大豆遗传研究，尤其是遗传作图研究，与其它作物相比较为落后^[2]。遗传作图中最常用的分子标记有ssr、rflp、aflp、issr、rapd等分子标记技术，尤其是高密度遗传图谱的构建，现在不仅可以对数量性状位点（qtl）进行精细定位，而且图位克隆出控制数量性状的基因。

目前，国内外已有几十张大豆遗传图谱，多以rflp、rapd、snp等分子标记技术构建完成。1998年，apuya等以2个栽培大豆品种minsoy 和noir1 杂交得到的60个f2为作图群体，首次利用11个rflp标记构建了第一张含有4个连锁群的遗传图谱^[2]。199年，cregan 等人对3个不同群体的连锁图谱进行了整合，得到了一个含20个连锁群、1423个标记的大豆公共图谱^[3] 。该图谱包括689 个rflp 标记、606 个ssr 标记、79 个rapd 标记、10 个aflp 标记、10 个同工酶标记和26 个经典遗传学标记。这张图谱堪称是最具代表性的公共图谱，它为大豆遗传图谱的绘制及整合树立了历程碑。2004年，song等利用5个群体对大豆整合遗传图谱进行加密，补加了420个新的ssr标记，使标记间的平均距离缩短为2.5cm，标记总数达1849个。这是迄今为止标记数最多、密度最高的一张大豆公共图谱^[4]。我国大豆遗传图谱研究工作起步较晚，1997年，张德水等应用长农4号新民6号，以rflp标记为主进行连锁群分析，构建了20个连锁群，共分布有71个标记，其中rflp标记63个、rapd标记8个，标记间的平均距离20.4cm,覆盖长度1446.8cm，是我国构建的首张大豆分子连锁图谱^[5]。截至2005年，共利用长农4号新民6号、科丰1号南农113822、晋豆23灰布支黑豆、科新3号中黄20、bd2bx10、美国大豆charleton东农59等6个不同群体构建了10张遗传图谱^[6-14]。2006年，巩鹏涛对宛煜嵩等利用重组自交系群体jinf构建的含有227个ssr标记的图谱的基础上进行整合。整合后的大豆分子遗传图包含315个ssr标记和40个aflp标记,总图距为1951.7cm，相邻标记间的平均图距为5.48cm^[15]。此后随着分子标记技术的成熟和对大豆研究的关注，越来越多的学者都进行了相关的研究^[16-17]。以上构建图谱的群体各不相同，给图谱整合带来了一定困难，且亲本多属于种属远缘的，而且没有选择优质品种，这对大豆品质性状定位也带来一定困难。

高通量测序技术( high throughput sequencing)和芯片技术的出现，使dna分子标记的发展进如了一个全新的阶段，也为大豆遗传图谱的构建提供了有利的工具。作为第三代分子标记的单核苷酸多态性标记，在1994年被提出，作为一种

信息的具有高稳定性的分子标记，snp标记也被越来越多的应用于大豆的遗传研究。2013年，song等人利用essex, evans, archer, minsoy, noir 1,peking六个栽培大豆品种和两个野生大豆品种pi 468916 , pi 479752在illumina平台进行重测序，最终检测到209903 snps被用于大豆全基因组遗传图谱的构建^[18]。第一个用snp分子标记的遗传图谱，在2010年由hyten 等人构建，利用三个ril 群体，结合5500个分子标记，其中包含3793 个snp标记，构建了包含20个连锁群，覆盖长度为2296.4cm的遗传图谱^[19]。wu等（2010）以forrest和williams82为亲本构建了重组自交系，结合snp等990个分子标记，构建了覆盖全基因组包含20个连锁群，长度为2723.8cm的大豆遗传连锁图谱^[20]。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标: 利用江浦野生豆-506-17的重组自交系的142份材料（含父母本）构建snp标记的遗传图谱。

研究内容：选择适合作图的标记，根据遗传材料之间的多态性，选择用于建立作图群体的亲本组合，建立具有大量标记处于分离状态的分离群体或衍生系，测定作图群体中不同个体或株系的标记基因型，对标记基因型数据进行连锁分析和遗传距离的确定，绘制标记连锁图。

建立作图群体需要考虑的重要因素包括亲本的选配，分离群体类型的选择及群体大小的确定。亲本的选择直接影响到构建连锁图谱的难易程度及所建图谱的适用范围，一般应从四方面考虑：一是亲本间的dna多态性，二是尽量选用纯度高的材料，并进一步通过自交进行纯化，三要考虑杂交后代的可育性，四还应对亲本及其f₁杂种进行细胞学鉴定，看有无易位及缺失等情况。

3. 研究的方法与方案

本研究利用野生大豆重组自交系群体作为作图群体，再用snp标记收集作图群体各单株的标记基因型，然后利用软件估计重组率，再用恰当的作图函数将重组率转化为图距，最后将各个标记位点的图距整合到连锁图谱中。

具体的实验流程如下：

1. 建立作图群体

4. 研究创新点

本课题的特色在于以栽培大豆06-17为父本，江浦野生豆-5为母本构建了一个作图群体（142个家系，包括父母本），用SNP标记对其进行了分析。SNP是近些年发展起来的第三代分子标记，它是在人类基因组计划实施，高效快速DNA测序技术发展，模式生物全基因组完成测序的基础上生产的一类新型标记。它是基因组水平上单个核苷酸的变异所引起的DNA序列多态性，往往表现为二等位基因或二态的变异。这种变异的产生是由单个碱基的转换或颠换所引起的，也可以是碱基的插入或缺失所致（非常少见）。

重组自交系群体是最常用的作图群体，建立群体容易且出现异常偏分离的可能性较小是其最大优点。

5. 研究计划与进展

2015年7月---2015年8月，大豆群体的种植；

2015年8月---2016年1月，取样提群体dna，多态标记的筛选，分子标记分离数据的收集，送公司制作芯片。

2016年4月---2016年5月，数据整理分析和遗传作图。