全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(4): 609616 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NECT-05-0489), 江苏省自然科学基金项目(BK2008335)和中央高校基本科研业务费专
项资金创新团队项目(KYT201002)资助。
 通讯作者(Corresponding author): 章元明, E-mail: soyzhang@njau.edu.cn, soyzhang@hotmail.com
第一作者联系方式: E-mail: niuy211@yahoo.com.cn
Received(收稿日期): 2012-09-10; Accepted(接受日期): 2012-12-11; Published online(网络出版日期): 2013-01-28.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130128.0919.008.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.00609
大豆粒形性状 QTL的精细定位
牛 远 谢芳腾 布素红 谢尚潜 韩世凤 耿青春 刘 兵 章元明*
南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室, 江苏南京 210095
摘 要: 在溧水中子黄豆×南农 493-1衍生的 504个 F2:6家系中选择 Satt331~Satt592目标区间 7个杂合单株和 168个
重组单株, 衍生成 356株 RHL-F2个体(群体 I)和 168个重组体家系(群体 II)。群体 II来自 142个 F2:6家系, 若每个 F2:6
家系只保留 1个重组家系则构成群体 III。采用 lasso和复合区间作图(CIM)法检测 3个群体粒形性状 2种指标的 QTL。
结果表明, lasso法检测到的粒长关联标记是 O19和 S21/Satt331, 而 CIM检测到的 QTL区间是 S21~S22和 O23~O19;
lasso法检测到的粒宽关联标记是 O19/O21, 而 CIM检测到的 QTL区间是 O23~O19/O19~O21; 长宽比与 S21~S22关
联是由于粒长 QTL引起的, 与 O23~O19/O19~O21关联是由于粒长和粒宽 QTL引起的。将原 Satt331~Satt592目标区
间的粒长 QTL 剖分为与标记 S21~S22 和 O23~O19/O19~O21 关联的 2 个多效性 QTL。根据大豆基因注释数据库,
Glyma10g35240和 Glyma10g34980可能是控制粒形性状发育的候选基因。
关键词: 大豆; 粒形; 数量性状基因座; 精细定位; 候选基因
Fine Mapping of Quantitative Trait Loci for Seed Shape Traits in Soybean
NIU Yuan, XIE Fang-Teng, BU Su-Hong, XIE Shang-Qian, HAN Shi-Feng, GENG Qing-Chun, LIU Bing, and
ZHANG Yuan-Ming*
State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
Abstract: Based on the target interval region of SSR markers Satt331–Satt592, we constructed 356 RHL-F2 individuals (popula-
tion I) and 168 recombinant families (population II) derived from 504 F2:6 families of the direct and reciprocal crosses of
Lishuizhongzihuang with Nannong 493-1 to fine map quantitative traits loci (QTLs) for seed length (SL), width (SW), and
length-to-width (SLW) ratio in soybean using composite interval mapping (CIM) and lasso approaches. Among the 168 recombi-
nant families, only one recombinant individual was selected from a same F2:6 family so that 142 recombinant families were con-
structed as population III. Response variable for QTL analysis was as original observation, and the value corrected by the associ-
ated marker information. As a result, markers associated with SL were O19 and S21/Satt331 from lasso method and S21–S22 and
O23–O19 from CIM method; marker associated with SW was O19/O21 from lasso method and O23–O19/O19–O21 from CIM
method; and the QTL associated with markers S21–S22 for SLW was derived from QTL for SL, and the QTL with markers
O23–O19/O19–O21 for SLW was derived from QTLs for SL and SW. This indicates that QTL associated with markers
Satt331–Satt592 in our study was further partitioned into two pleiotropic QTLs, which were associated with markers S21–S22 and
markers O23–O19/O19–O21. According to the annotation project database, Glyma10g35240 and Glyma10g34980 might be can-
didate genes for seed shape traits.
Keywords: Soybean; Seed shape trait; Quantitative trait locus; Fine mapping; Candidate gene
大豆种子蛋白质与油含量较高, 具有重要的营
养和工业价值, 因而广泛种植。目前, 我国大豆自给
率不足 1/3, 其原因在于单产较低。单产是由单位面
积植株数、每株籽粒数和百粒重决定的, 而百粒重
可以通过粒长、粒宽和粒厚来衡量。因此, 大豆籽
粒大小与形状性状的研究对大豆产量改良具有重要
意义。此外, 大豆粒形是重要的外观品质性状, 直接
影响到其市场价值[1]。
610 作 物 学 报 第 39卷

近年来, 有关植物种子粒形性状的遗传剖析较
为深入。在番茄、拟南芥、水稻、玉米和小麦等植
物中 , 已有果实或种子大小和粒形相关的 QTL
(quantitative trait locus)精细定位、基因克隆和功能
验证的报道。对于初定位检测到的 QTL, 一般无法
确定是只含 1 个效应较大的基因还是紧密连锁的多
个效应较小的基因[2]。通过构建目标 QTL区间的分
离群体精细定位, 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。目前, 已报道番
茄果实大小的 fw2.2基因[3]、果实形状的ovate [4]和 sun [5]
基因, 水稻粒形的 GS3 [6-8]、GW2 [9]和 qSW5 [10-11]基因,
玉米籽粒大小的 Gln1-4[12]基因。QTL紧密连锁现象
在植物中普遍存在。Monna等[13]将水稻抽穗期 Hd3
分解为 2 个紧密连锁的 QTL Hd3a 和 Hd3b;
Tomosom等[14]将位于第 1染色体上的抽穗 dth1.1分
解为 2个相互连锁的 QTL dth1.1a和 dth1.1b。QTL
一因多效现象在植物中也是普遍存在的。水稻 GS3 [6]
基因同时控制粒长和粒重, GW2 [9]控制水稻粒宽和
粒重, qSW5 [10-11]控制水稻粒宽、长宽比和粒重等,
Ghd7基因影响了抽穗期、株高、穗大小、单株产量、
单株分蘖数和结实率等多个性状[15]。
虽然大豆粒形性状遗传基础方面有遗传效应分
析和 QTL 初定位的相关报道, 但是深度不够, 相对
滞后[16-19]。大豆粒形性状是多基因控制的, 并受环
境修饰, 相关基因的分离与克隆较为困难。根据我
们的前期工作基础, 在 O染色体 Satt331~Satt592区
间存在稳定表达的粒长、粒宽和长宽比的 QTL [16]。
由此, 从溧水中子黄豆×南农 493-1 衍生的 F2:6群体
中, 利用分子标记筛选目标区间呈杂合的单株来构
建次级 F2群体, 并选择目标区间发生交换的单株构
建重组体群体, 以期精细定位粒长、粒宽和长宽比
QTL, 并预测候选基因和探索这些 QTL间的多效性
关系。
1 材料与方法
1.1 试验材料
在溧水中子黄豆 (P1)和南农 493-1(P2)衍生的
504 个 F2:6群体中, 从每个家系中随机选择 5 株, 用
初定位 Satt331~Satt592 区间的 2 个标记扫描 2520
个单株, 选择 2个标记都是杂合的 7个单株, 2011年
将 7 个剩余杂合体衍生成 356 个单株组成 RHL-F2
群体(群体 I); 同时选择在该区间发生交换的 168 个
重组单株组成重组家系群体(群体 II); 群体 II 来自
142 个 F2:6家系, 若每 F2:6家系保留 1 株, 衍生成群
体 III。
1.2 SSR标记开发
下载已测序的 Williams 82 品种在 Satt331~
Satt592区间内以及附近序列, 用 SSR Hunter软件搜
索序列中潜在的 SSR序列, 用 Primer 5软件对 SSR
序列设计引物, 共 43对。这些引物由上海赛百盛生
物技术有限公司合成, 以筛选亲本的多态性, 在目
标区间内和附近共检测到 17 对有多态性的引物(表
1)。用这 17 对多态性标记(染色体 O)和 16 对粒长
QTL背景 SSR标记扫描群体 I和 II每一单株。
1.3 DNA提取及 PCR检测
参考 CTAB法[20-21]抽提 DNA。所有的标记均用
8%非变性聚丙烯酰胺凝胶检测。
1.4 目标区段遗传连锁图构建
应用包括目标 QTL 区间及附近两侧标记在内
的 SSR分子标记数据, 利用 JoinMap 4.0作图软件和
Kosambi 作图函数构建分子标记连锁图谱。采用与
国际大豆公共图谱相一致的命名方法命名连锁群 ,
QTL名中染色体后添加 a和 b表示不同群体检测的
QTL。
1.5 田间试验、表型测定与统计分析
2011年 6月, 将群体 I的种子按平均每行 10粒
种植 , 共获得 356 个 RHL-F2 单株 , 每株单独取
DNA、单独考种; 群体 II按每个重组体 1行种植, 每
行混取 DNA、按行考种; 群体 III 是群体 II 的亚群
体。用数显游标卡尺测定 20粒晒干种子的粒长(seed
length, SL)和粒宽(seed width, SW), 并计算长宽比
(seed length-to-width ratio, SLW)。以平均数作为观
测值。
用 SAS 9.20软件包对粒长、粒宽和长宽比进行
简单相关和偏相关分析(α=0.05)。
1.6 QTL定位方法
对群体 I 和 III 按复合区间作图 (composite
interval mapping, CIM)方法检测 QTL。利用 QTL
Cartographer V. 2.5软件, CIM法采用 0.5 cM步长,
向前回归法搜寻 QTL和公共因子, 以 LOD值 1.5作
为 QTL存在的阈值, 以 1.0~1.5作为建议 QTL。QTL
位置的 90%~95%置信区间是根据 LOD 值的峰值两
侧各下降 1个 LOD值来确定。
对群体 I和 II采用 lasso方法进行 QTL定位[22],
标记的不完全信息通过多点条件概率予以补全。
第 4期 牛 远等: 大豆粒形性状 QTL的精细定位 611


表 1 SSR标记引物
Table 1 Primers of SSR markers
标记
Marker
正向引物
Forward primer (5′–3′)
反向引物
Reverse primer (5′–3′)
预计片段长度
P-size (bp)
O4 CCCTTCCTATCCGTGGAAAT CATGATTTTGATTTTTCTGTAAGACAT 262
Satt592 GCGAAGATTGGTCTTTTATGTCAAATG GCGGAGGAATACAAGTCTCTATTCAA 241
O9 CTTCCGATTCCGTAGTCCAG AAAGAGAAAGGAATTGCGACA 191
O10 TGTTGGAGGAAGGGGTCAAT TGGAGGCAAAACTCTCTCTCA 229
O15 TGACTACCTGGGATCAAGTGC ACACTCGAACATTATTCCTCTGA 284
O16 AAATGAAACAAATCTCATATGTAGCAA CACGGAAAAACAAACCACTTT 205
O19 TGCATGATCAGAACTTTTCCA ATGCCATCCCACGTTAAAAT 262
O21 TTTCCTCCAAATGATTGATGA TGGTGGTGGTTGAAATTTTG 251
O23 CAACTCAAATCGTCACCTTTTT TTTGCGTTGTCATACAAAAATTA 162
O25 CAATTTCACGTCTTTACCAGCA GGCATAAAAGCAAACAAGGTT 208
O26 TTTTCTCATTCGTTGTAAGGTAAATG AAAAAGAATAAATTGACGGAGGA 203
Sat_274 GCGCCGATCTTTAGTGAGGTTACAAGT GCGTTCAGCGAGTCCAGAAATAG 272
O29 TGGAAAGAAGGGACAATGGA GAGGGAAGGGAGTGGCTATT 199
S21 CGTCAAAACTTTATTTCATTAACCG CGGTCGCTCACATTGTTTAC 297
Satt331 GCAGAGTCCCCCCTAAATATAG CGGGAACAACCACACTCTCCATT 247
S22 CCCCCTAAATATAGATCGCCT GGAACCAACCACACTCTCCA 238
O38 CAACTTATTCATATCGAAAGACTCGT TCTTTGCCCAACTCCTTCTC 199

在 CIM 和 lasso 分析中, 依变量都有两种情况: (1)
性状原始观测值(指标 1)。这里忽略 16对粒长 QTL
背景标记的影响; (2)经过与性状显著相关的背景标
记矫正后的性状观测值(指标 2)。
2 结果与分析
2.1 粒形性状的表型变异特征
从表 2 看出, 两亲本粒长和粒宽都存在显著差
异, 而长宽比差异不显著; 群体 I和 II的变异均比亲
本间大, 说明分离群体的遗传变异更丰富。从偏度
与峰度来看, 群体 I的 3个性状均表现出偏态和尖峰
特征, 群体 II 的 3 个性状近似呈正态分布。从极差
来看, 群体 I大于群体 II。
2.2 粒形性状间的简单相关和偏相关分析
三粒形性状的简单相关分析表明 , 粒长和粒
宽、长宽比间呈极显著正相关, 粒宽和长宽比间不
相关(表 3)。然而, 在偏相关分析中, 3个性状间均呈
极显著偏相关, 偏相关系数绝对值均大于 0.94, 且
偏相关系数均大于其简单相关系数。
2.3 粒长、粒宽和长宽比的 QTL定位
在 O 连锁群 Satt331~Satt592 区域共扫描 43 对
SSR引物, 发现其中 17对引物在亲本间表现出多态
性, 多态性频率为 39.5%, 覆盖长度为 68.3 cM, 标
记间平均长度为 4.27 cM (图 1)。


表 2 群体 I和 II粒形性状的表型变异
Table 2 Phenotypic characteristics of seed shape traits in populations I and II
群体
Population
性状
Trait
溧水中子黄
(P1)
南农 493-1
(P2)
最大值
Max
最小值
Min
平均值
Mean
标准差
SD
偏度
Skewness
峰度
Kurtosis
粒长 SL 7.25±0.08 8.48±0.11 8.59 5.78 7.28 0.39 0.23 1.64
粒宽 SW 6.32±0.08 7.36±0.10 7.13 4.77 6.49 0.26 –1.75 7.77
I
长宽比 SLW 1.12±0.02 1.15±0.03 1.35 1.05 1.12 0.04 1.24 3.15
粒长 SL 8.69 6.77 7.47 0.35 0.45 0.37
粒宽 SW 7.41 6.15 6.68 0.24 0.35 0.16
II
长宽比 SLW 1.21 1.04 1.12 0.03 0.46 –0.03
P1: Lishuzhongzihuang; P2: Nannong 493-1; SL: seed length; SW: seed width; SLW: seed length-to-width ratio.

612 作 物 学 报 第 39卷

表 3 群体 I和 II粒形性状的简单相关和偏相关系数
Table 3 Simple and partial correlation coefficients for seed shape traits in populations I and II
群体 I Population I 群体 II Population II 性状
Trait 粒长 SL 粒宽 SW 长宽比 SLW 粒长 SL 粒宽 SW 长宽比 SLW
粒长 SL 0.738** 0.644** 0.779** 0.595**
粒宽 SW 0.997** –0.039 0.979** –0.013
长宽比 SLW 0.996** –0.994** 0.965** –0.945**
**表示在0.01水平差异显著; 上三角为简单相关系数, 下三角为偏相关系数。
** Significance at the 0.01 probability level. Simple and partial correlation coefficients are listed in the top right and lower left corners,
respectively. SL: seed length; SW: seed width; SLW: seed length-to-width ratio.


图 1 大豆粒形性状在 Satt331~Satt592目标区间的 QTL
Fig. 1 Mapping quantitative trait loci for seed size and shape
traits in the target interval of markers Satt331–Satt592

2.3.1 粒长的 QTL定位 利用 lasso 方法分析群
体 I 和 II 数据, 发现 O19 和 S21/Satt331 (S21 和
Satt331 相距 4.3 kb) 2 个标记与粒长关联; 若利用
CIM方法分析群体 I和 III数据, 发现 S21~S22 (1.3
cM)和 O23~O19 区间(1.9 cM)各存在 1 个 QTL (表
4)。这 2个稳定的 QTL分别被称为 qsl-1和 qsl-2。
它们的加性效应均为负值, 介于–0.123 ~ –0.065 之
间, 说明增效等位基因均来自南农 493-1, 其贡献率
也较稳定, 介于 5.39%~9.97%之间。
2.3.2 粒宽的 QTL定位 利用 lasso 方法分析群
体 I和 II数据, 发现标记 O19/O21 (O19和 O21相距
10 kb)与粒宽关联。若利用 CIM 方法分析群体 I 和
III 数据, 发现区间 O23~O19 (1.9 cM)和 O19~O21
(2.4 cM)各存在 1个 QTL (表 4)。然而, 在物理位置
上, 标记 O21处于 O19~O23之间, 可认为检测到同
1 个 QTL, 命名为 qsw-1, 其加性效应为负值, 介于
–0.139 ~ –0.042 之间, 说明增效等位基因均来自南
农 493-1。该 QTL在群体 I、II和 III中的贡献率分
别 2.08%~5.85%、24.14%~36.17%和 3.17%~5.44%。
2.3.3 长宽比的 QTL定位 利用 lasso 方法分析
群体 I和 II数据, 发现 O19/O21和 S21/Satt331标记
与长宽比关联; 若利用 CIM 方法分析群体 I 和 III
数据, 发现区间 S21~S22 (1.3 cM)和 O23~O19 (1.9
cM) (或区间 Satt331~S21)位置各存在 1个 QTL (表
4)。由于长宽比是粒长和粒宽的复合性状, 且前者与
粒长 qsl-1 所处区间一致, 后者同时与粒长 qsl-2 和
粒宽 qsw-1 所处区间一致, 由此推测长宽比与标记
S21~S22关联可能是由于粒长 qsl-1引起的, 与标记
O23~O19关联可能是由粒长 qsl-2和粒宽 qsw-1引起
的。
2.4 目标区域候选基因的预测
通过 Phytozome V 8.0软件包, 在关联的目标区
间内或附近搜索候选基因。结果在标记区间
S21~S22 附近搜索到距 S21 约 2.6 kb 位置存在
Glyma10g35240 基因, 该基因属于 DVL 蛋白家族;
在标记区间 O23~O19内搜索到 4个基因, 即 Glyma-
10g34980 、 Glyma10g34991 、 Glyma10g35000 和
Glyma10g35010, 其中 Glyma10g34980 基因编码蛋
白属于 ABC运输体家族, Glyma10g34991和 Glyma-
10g35000 尚没有功能注释, Glyma10g35010 编码蛋
白属于 19 kD 膜蛋白家族, 可能在抗性上起着重要
作用。
3 讨论
在同一组合杂交后代中选择适宜个体以构建次
级分离群体是验证 QTL的有效途径。例如, Andaya
等[23]用目标区间两侧标记 RM5746 和 RM3103, 从
表 4 群体 I、II和 III中粒长、粒宽与长宽比的 QTL定位
Table 4 Mapping quantitative trait loci for soybean seed length, width and length-to-width ratio in the three populations
群体 I Population I (RHL F2) 群体 II Population II 群体 III Population III 性状指标
Trait indicator 标记区间
Marker interval
LOD 加性效应
Additive
显性效应
Dominant
PVE
(%)
方法
Method
标记
Marker
LOD 加性效应
Additive
显性效应
Dominant
PVE
(%)
标记区间
Marker interval
LOD 加性效应
Additive
显性效应
Dominant
PVE
(%)
O19
O23–O19
2.80
2.35
–0.076
–0.130
–0.131
–0.039
5.78
3.03
lasso
CIM O19 1.30
a –0.081 0.192 6.31 O23–O19 1.77 –0.091 0.141 5.90 原始粒长
SL-1
Satt331
S21–S22
1.53
2.09
0.109
–0.044
0.178
0.167
9.82
0.43
lasso
CIM S21 1.98 –0.089 0.115 6.60 S21–S22 2.58 –0.123 0.110 9.97
O19
O23–O19
2.46
2.44
–0.081
–0.048
–0.134
–0.010
6.91
0.89
lasso
CIM O19 1.39
a –0.078 0.176 6.27 O23–O19 1.59 –0.083 0.129 5.39 矫正粒长
SL-2
S21
S21–S22
1.56
1.60
–0.007
–0.059
–0.084
0.142
1.88
1.25
lasso
CIM S21 2.15 –0.065 0.139 5.81 S21–S22 2.51 –0.114 0.126 9.32
1.04a
1.90
–0.076
–0.064
–0.026
–0.054
5.85
2.08
lasso
CIM O21 2.22 –0.132 0.125 24.14 O19–O21 1.60 –0.060 0.035 5.44
O15 1.69 0.036 –0.204 10.72
原始粒宽
SW-1
O19
O23–O19
O16 1.55 –0.016 –0.002 0.29
1.04a
1.90
–0.076
–0.064
–0.026
–0.054
5.85
2.08
lasso
CIM O21 3.26 –0.139 0.197 36.17 O19–O21 1.18
a –0.042 0.109 3.17 矫正粒宽
SW-2
O19
O23–O19
O15 1.35a 0.038 –0.133 6.96
1.56
1.90
–0.006
–0.064
–0.010
–0.054
2.63
2.08
lasso
CIM O19 1.17
a –0.005 0 1.49 O23–O19 2.52 –0.025 0.020 12.65 O19 O23–O19
O21 1.16a –0.007 –0.008 2.98 lasso O21 2.09 0.024 –0.008 32.23
1.23a 0.016 0.008 8.11 lasso S21 2.35 –0.014 0 10.00 Satt331–S21 2.22 –0.027 0.009 14.88
O15 1.18* –0.008 0.004 3.14
O16 1.39* 0 0.025 7.98
O29 3.36 0.024 0 25.59
原始长宽比
SLW-1
Satt331
O38 3.90 0 –0.023 6.98
Satt331
S21–S22
1.17a
1.60
0.015
–0.059
0
0.142
10.98
1.25
lasso
CIM S21 2.63 –0.015 0 12.13 Satt331–S21 2.54 –0.029 0.010 17.36
2.44 –0.037 0.167 0.54 CIM O21 2.11 0.025 –0.009 36.01 O23–O19 2.35 –0.024 0.020 11.92
O29 3.17 0.023 0 22.87
矫正长宽比
SLW-2
O19–O21
O38 4.11 0 –0.022 6.30
a建议 QTL。PVE: 表型贡献率。
a Suggestive QTL. SL: seed length; SW: seed width; SLW: seed length-to-width ratio; -1: original observation; -2: observation corrected by associated markers. PVE: proportion of phenotypic
variance explained by each QTL.
614 作 物 学 报 第 39卷

1954个 F5~F10重组自交家系中发现目标区间发生重
组的 61 个体 , 以精细定位水稻苗期抗冷性的
qCTS12 基因座; Yamanaka 等[24]利用 Tuinstra 等[25]
的思路在重组自交家系中选择目标区间剩余杂合体
以精细定位大豆开花期的 FT1 基因座; 何冉等[26]从
F2:5群体中检测到目标区间 SSR 标记杂合的 2 个单
株, 构建了样本容量 96 的 RHL-F2群体, 以精细定
位大豆分枝数的 qBN-c1-1基因座。本研究同时采用
了上述 2 种策略。然而, 在分析方法上却略有不同,
表现在 2个方面。一是 QTL定位采用了原始观测值
(指标 1)、经与性状显著关联的背景标记矫正的观测
值(指标 2)和经所有背景标记矫正的观测值(指标 3)。
用前两者获得了一致的结果, 指标 3 结果较差。这
可能是因为经显著背景标记矫正后, 进一步降低了
误差, 提高定位结果的精度; 二是 QTL 定位方法采
用了 lasso 和 CIM 两种方法分析 3 个群体数据集。
通过上述分析 , 获得了能相互印证的结果 , 粒长
QTL位于 S21~S22和 O23~O19区间、粒宽 QTL位
于 O23~O19/O19~O21 区间和长宽比与标记 O23~
O19和 S21~S22/Satt331~S21关联。
QTL紧密连锁现象在水稻、小麦、高粱和大豆
等植物中普遍存在。这是因为控制相同性状的多个
基因往往紧密连锁。例如, Monna 等[13]通过构建一
个控制水稻抽穗期的 Hd3近等基因系, 将 Hd3分解
为 Hd3a 和 Hd3b 2 个紧密连锁的 QTL。吴季荣[27]
应用剩余杂合体衍生群体, 把水稻第 6 染色体短臂
上控制水稻谷壳硅含量的 qHUS-6 分解为 qHUS6-1
和 qHUS6-2 2个 QTL, 并进一步将 qHUS6-2分解为
一个效应较大的 qHUS6-2a 和效应较小的 qHUS6-
2b。因而, 初定位很难确定 QTL是一个主效基因还
是由多个微效 QTL紧密连锁的聚合体。通过构建目
标 QTL 区域的分离群体, 在控制遗传背景的情况下,
QTL 定位更准确, 以分解这些 QTL 簇。本研究将
Satt331~Satt592 的粒长 QTL 分解为 S21~S22 和
O19~O23 两个区间的多效性 QTL, 位于 O23~O19/
O19~O21 区间的 QTL 同时控制粒长和粒宽。这类
似于樊叶杨 [28]的结果。他将原检测到位于
RM6119~RM196652 区间的控制产量性状的 QTL
分解为控制每穗实粒数、每穗总粒数和单株产量的
QTL, 而位于 RM19521~RM111区间的QTL同时控
制单株产量、每穗总粒数和每穗实粒数 , 位于
RM19593~RM19652 区间的 QTL 控制每穗总粒数
和每穗实粒数。在水稻上, 也存在着这种粒形基因
的一因多效现象。例如, GS3 基因是控制水稻粒重
和粒长的主效 QTL, 也是控制水稻粒宽和籽粒充
实度的微效 QTL; GW2影响水稻粒宽和粒重; qSW5
影响水稻粒宽、长宽比和粒重。这可有效地解释性
状间的相关性。
标记 S21附近的 Glyma10g35240基因属新型小
多肽的 DVL蛋白家族基因, 其过量表达可使株高变
矮、叶形变圆、花序丛生、茎变短和角果尖端分叉,
在植物发育中起着重要作用。特别是发现 DEVIL在
拟南芥果实发育中起着重要作用[29]。因而把 Glyma-
10g35240 作为控制大豆粒形的候选基因。在 O23~
O19标记区间存在的 4个基因中, Glyma10g34980编
码蛋白属于 ABC 运输体家族。植物中 ABC 运输体
蛋白位于膜上, 是一个具有很强运输能力的超级家
族, 它利用水解 ATP的能量介导大量化合物的跨膜
转运。大多数 ABC 转运蛋白均有高度保守的 ATP
结合域(ABC)和相对保守的跨膜结构域(TMD)。ABC
转运蛋白在拟南芥和水稻中数量较多。拟南芥的同
源基因突变分析表明, 它与种子长度大小变异相关;
转录分析表明该基因在种子中表达, 可能在叶和根
等其他植物组织的发育进程中起作用。Orsi 和
Tanksley[30]利用野生和栽培番茄种构建的近等基因
系发现基因座 sw4.j与种子大小进化相关, 是通过受
精卵基因表达控制种子大小。sw4.j 基因编码 ABC
运输体蛋白, 该蛋白影响脂质和淀粉在种子中的积
累[30]。鉴于以上特性和该类蛋白在番茄和拟南芥中
对种子大小发育的调节, 推测其可能是控制粒形性
状发育的目的基因。Glyma10g34991 和 Glyma10g-
35000这 2个基因尚没有功能注释。Glyma10g35010
这个家族的成员是 19 kD 的膜蛋白, 它的含量受脱
落酸调控。当脱落酸含量升高时, 其含量急剧增长,
曾在小麦的研究中发现它在抗冻中起着重要作
用[31]。虽然我们初步排除了后 3 个基因, 但是未知
功能的基因和受激素调节的基因也可能控制粒形。
因此, 上述候选基因的预测结果需要将来通过实验
证实。
4 结论
发现位于 S21~S22区间控制粒长的QTL和位于
O23~O19/O19~O21 区间同时控制粒长和粒宽的
QTL。将原来的 Satt331~Satt592 目标区间的主效
QTL剖分为 2个连锁的多效性 QTL, 其候选基因可
能是 Glyma10g35240和 Glyma10g34980。
第 4期 牛 远等: 大豆粒形性状 QTL的精细定位 615


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