大豆种质群体蛋白质含量全基因组关联分析及优化组合设计育种效果的研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31571695
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Soybean (Glycine max (L.) Merr.) is a major crop with high protein and oil content. Previous soybean breeding in China was mainly focused on oil content improvement and developing soybean cultivars with both high-yield and high-protein content was rarely concerned. Presently, domestic soybean is mainly used for protein processing and consumption of soy products, and high-protein soybean has become an important direction of soybean breeding in China. It was generally understood that soybean was domesticated in ancient China and several thousand years’ selection by farmers formed the unique Chinese soybean germplasm population which accumulated abundant genetic variation across all traits and it is a gene reservoir to the modern soybean breeding. There is abundant genetic variation in protein content (PC) ranging from 29.3% to 52.9% with an average of about 40%. To exploit and utilize the useful genes, a large representative sample composed of 400 accessions from the soybean germplasm population is tested in this study, and the PC is examined by near infrared spectrometer with multiple environments and replicates experiments. Genome-wide association study (GWAS) of PC is conducted with genome-wide SNPLDB marker (Linkage disequilibrium blocks constructed by genome-wide SNP marker) and QTL locations and allele effects are estimated. According to the QTL-allele matrix, breeding potential of all possible parental crosses is predicted. Then the optimal crosses of excellent lines are prepared, the target QTL genotype is examined in progeny to evaluate effectiveness of optimal cross design, marker-assisted selection (MAS) is used to create disruptive high PC (53%) materials (lines) in parallel. In this study, samples are selected from a large germplasm population; the SNPLDB marker can be used to detect multiple alleles (different from SNP); the developed QTL-allele matrix contains important genetic information of population; the cross prediction approach can provided an example for marker-assisted breeding by design; the progeny derived from all crosses can be further used for creating novel materials (lines).
以往全国强调高油育种,高产高蛋白大豆品种稀缺。目前国产大豆主要用于蛋白加工和豆制品消费,高蛋白已成为我国大豆育种重点方向。我国数千年农民选种和豆腐加工形成了独特的大豆种质群体,蛋白质含量变幅大(29.3%-52.9%),蕴藏着丰富的基因资源。本项目采用大豆种质群体代表性大样本,通过多环境重复试验分析群体蛋白质含量的表型变异;利用全基因组SNP构建的连锁不平衡区块标记(SNPLDB)进行全基因组关联分析,查明蛋白质含量的QTL-等位变异(QTL-allele)体系;基于QTL-allele矩阵进行标记辅助优化组合设计,预测育种潜力;配制最优组合并通过标记辅助后裔选择评估设计育种效果,创制突破53%的高蛋白新种质,选育高产高蛋白新品系。本研究取材为种质大群体,所用标记可以检测复等位变异,所获QTL-allele矩阵涵盖群体全基因组遗传信息,所建亲本优配方法可为分子设计育种提供范例。

结项摘要

大豆是人类植物蛋白质最重要的来源,蛋白质含量40%左右,所提供的蛋白质约占全世界蛋白质消费总量的70%。以往全国强调高油育种,高产高蛋白大豆品种稀缺。目前国产大豆主要用于蛋白加工和豆制品消费,提高蛋白质含量已成为我国大豆育种重点方向。根据研究内容和研究目标,本项目获得以下主要结果:(1)以279份江淮流域代表性大豆种质资源构成的群体为材料,完成了多环境下大豆蛋白质含量的精准表型鉴定;利用RAD-seq测序获得全基因组59845个SNP标记,并在此基础上构建了8148个具有复等位变异的SNPLDB标记。利用限制性两阶段全基因组关联分析方法,检测到26个与大豆蛋白质含量显著关联的位点,其中第20号染色体30.99至31.17 Mb (Glyma 1.01) 区域的QTL是控制蛋白质与脂肪含量最显著关联的位点,推测该位点是大豆蛋白质和脂肪含量的关键主效位点。(2)根据江淮流域大豆种质群体蛋白质含量的QTL-等位变异矩阵进行设计育种,配制最优组合,创制了蛋白质含量53%以上的新种质2份。(3)以Linhefenqingdou和Meng 8206杂交衍生的大豆重组自交系群体为试验材料,通过RAD-seq测序技术,构建了SNP标记高密度遗传图谱,采用复合区间作图法和基于混合线性模型的复合区间作图法,挖掘到4个控制蛋白质与脂肪含量的主效和稳定表达的重要QTL,基于RNA测序数据,预测了15个大豆蛋白质与脂肪含量的候选基因。本项目发表论文4篇,培养研究生2名,获得新品种权1项,完成了预期目标。研究结果可为大豆品质性状育种提供理论依据,所用亲本优配方法可为分子设计育种提供技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dissecting the Genetic Architecture of Seed Protein and Oil Content in Soybean from the Yangtze and Huaihe River Valleys Using Multi-Locus Genome-Wide Association Studies
利用多位点全基因组关联研究剖析江淮大豆种子蛋白和油含量的遗传结构
  • DOI:
    10.3390/ijms20123041
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Li Shuguang;Xu Haifeng;Yang Jiayin;Zhao Tuanjie
  • 通讯作者:
    Zhao Tuanjie
Identifying QTL-allele system of seed protein content in Chinese soybean landraces for population differentiation studies and optimal cross predictions
鉴定中国大豆地方品种种子蛋白质含量的QTL等位基因系统,用于群体分化研究和最佳杂交预测
  • DOI:
    10.1007/s10681-018-2235-y
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Euphytica
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Zhang Yinghu;He Jianbo;Meng Shan;Liu Meifeng;Xing Guangnan;Li Yan;Yang Shouping;Yang Jiayin;Zhao Tuanjie;Gai Junyi
  • 通讯作者:
    Gai Junyi
大豆籽粒蛋白质含量相关QTL定位研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    齐波;杨加银
  • 通讯作者:
    杨加银
Genome-Wide Detection of Major and Epistatic Effect QTLs for Seed Protein and Oil Content in Soybean Under Multiple Environments Using High-Density Bin Map
使用高密度 Bin 图谱对多种环境下大豆种子蛋白和油含量的主要和上位效应 QTL 进行全基因组检测
  • DOI:
    10.3390/ijms20040979
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Karikari Benjamin;Li Shuguang;Bhat Javaid Akhter;Cao Yongce;Kong Jiejie;Yang Jiayin;Gai Junyi;Zhao Tuanjie
  • 通讯作者:
    Zhao Tuanjie

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其他文献

黄淮地区大豆重要亲本间产量的杂种优势、配合力及其遗传基础
  • DOI:
    10.5194/egusphere-egu23-2964
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨加银;盖钧镒
  • 通讯作者:
    盖钧镒
大豆巢式关联作图群体蛋白质含量的遗传解析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国农业科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李曙光;曹永策;贺建波;王吴彬;邢光南;杨加银;赵团结;盖钧镒
  • 通讯作者:
    盖钧镒
大豆杂种产量和品质性状早世代优势和亲本配合力分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    盖钧镒;杨加银
  • 通讯作者:
    杨加银

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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