全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(4): 603611 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家转基因植物研究与产业化专项(2009ZX08009-013B)，国家公益性行业(农业)科研专项(200903003)和引进国际先进农业科学技术
计划(948计划)项目(2006G01)资助。
*
通讯作者(Corresponding authors): 陈庆山, E-mail: qshchen@126.com, 0451-55191945; 胡国华, E-mail: Hugh757@vip.163.com, 0451-55199475
第一作者联系方式: E-mail: licandong@126.com
Received(收稿日期): 2010-09-20; Accepted(接受日期): 2011-01-06.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.00603
大豆耐旱选择群体 QTL定位
李灿东 1,2,3 蒋洪蔚 1 刘春燕 1 郭 泰 2 王志新 2 吴秀红 2 郑 伟 2
邱鹏程 3 张闻博 3 宋英博 2 栾奕娜 5 陈庆山 3,* 胡国华 1,4,*
1黑龙江省农垦科研育种中心, 黑龙江哈尔滨 150090; 2黑龙江省农科院佳木斯分院, 黑龙江佳木斯 154007; 3东北农业大学农学院,
黑龙江哈尔滨 150030; 4国家大豆工程技术研究中心, 黑龙江哈尔滨 150050; 5黑龙江农业职业技术学院, 黑龙江佳木斯 154007
摘 要: 以红丰 11为轮回亲本、Clark为供体亲本构建回交群体进行耐旱性鉴定, 对获得选择群体进行全基因组 SSR
标记扫描, 计算供体基因型导入频率, 利用卡方测验检测偏分离 SSR 位点, 并结合 GGT 软件对各连锁群分析, 对 5
个耐旱相关性状进行 QTL定位。以卡方测验检测到 23个 SSR偏分离位点(超导入), 分布于 10条连锁群。方差分析
表明, 8个叶片持水能力 QTL分布于 A1、B1、C2、E、L和 N连锁群; 9个根长 QTL分布于 C2、F、G和 I连锁群; 11
个根干重 QTL分布于 A2、B1、B2、E、F、K、L、M和 O连锁群; 12个产量 QTL分布于 B1、D1a、E、F、G、I、L、
M和 O连锁群; 7个生物量 QTL 分布于 E、F、G、K、L 和 N连锁群。在 E 连锁群的 Sat_136 位点, 对于叶片持水
能力、根干重、产量和生物量具有一致性; 在 F连锁群的 GMRUBP位点, 对于根干重和生物量具有一致性, Satt586
位点, 对于根长、根干重和产量具有一致性; 在 K连锁群的 Satt167位点, 对于根干重和生物量具有一致性, SOYPRP1
位点, 对于根长和生物量具有一致性; 在 L连锁群的 Satt398位点, 对于根长和产量具有一致性, Satt694位点对于叶
片持水能力和生物量具有一致性; 在M连锁群的GMSL514位点, 对于根干重和产量具有一致性; 以上位点均与卡方
测验检测到的“超导入”位点具有一致性。经过供体等位基因卡方测验和耐旱 QTL定位, 共检测到 33个 QTL, 其中有
17个同时被检测到。这些位点可能是控制大豆耐旱性的重要位点。
关键词: 大豆; 耐旱性; QTL分析
QTL Identification of Drought Tolerance to Soybean in Selection Population
LI Can-Dong1,2,3, JIANG Hong-Wei1, LIU Chun-Yan1, GUO Tai2, WANG Zhi-Xin2, WU Xiu-Hong2,
ZHENG Wei2, QIU Peng-Cheng3, ZHANG Wen-Bo3, SONG Ying-Bo2, LUAN Yi-Na5, CHEN Qing-Shan3,*,
and HU Guo-Hua1,4,*
1 Land Reclamation Research & Breeding Centre of Heilongjiang, Harbin 150090, China; 2 Jiamusi Branch Institute, Heilongjiang Academy of Agri-
cultural Sciences, Jiamusi 154007, China; 3 College of Agriculture, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China; 4 The National Research
Center of Soybean Engineering and Technology, Harbin 150050, China; 5 Heilongjiang Agricultural Vocational and Technical College, Jiamusi
154007, China
Abstract: A primary backcross introgression of soybean population was constructed by using Hongfeng 11 as recurrent parent
and Clark as donor parent. After screening under drought stress, the genotypes of selective population were obtained with the
whole genome SSR markers, and the frequency of donor genes segments were analyzed. QTLs of five drought-tolerance traits
were mapped by Chi-test combined GGT linkage group analysis. In total, 23 SSR excessive introgression loci on 10 chromosomes
were detected with χ2 test. The QTL identification was conducted by one-way ANOVA (for single marker analysis, P<0.01).
Eight QTLs of RWC (relative water content) were located on A1, B1, C2, E, L, and N linkage groups, nine QTLs of RRL (relative
root length) on C2, F, G, and I linkage groups, 11 QTLs of RRW (relative root dry weight) on A2, B1, B2, E, F, K, L, M, and O
linkage groups, 12 QTLs of RGY (relative grain yield) on B1, D1a, E, F, G, I, L, M, and O linkage groups and seven QTLs of
RMB (relative microbial biomass) on E, F, G, K, L, and N linkage groups. The QTL at Sat_136 on E linkage group was identical
604 作 物 学 报 第 37卷

for RWC, RRW, RGY, and RMB, and QTL at GMRUBP on F linkage group for RRW and RMB, QTL at Satt586 on F linkage
group for RRL, RRW, and RGY, QTL at Satt167 on K linkage group for RRW and RMB, QTL at SOYPRP1 on K linkage group
for RRL and RMB, QTL at Satt398 on L linkage group for RRL and RGY, QTL at Satt694 on L linkage group for RWC and
RMB, QTL at GMSL514 on L linkage group for RRW and RGY. All above QTLs were coincident with those detected by exces-
sive introgression of χ2 test. Thirty-three QTLs were mapped by χ2 test or one-way ANOVA, and among them 17 QTLs were de-
tected by both methods. So these QTLs should be essential for drought tolerance. The results provide a foundation for fine map-
ping, cloning and molecular breeding of favorable genes related with drought tolerance.
Keywords: Soybean; Drought tolerance; QTL identification
地球上水资源有限且分布不均, 干旱、半干旱
地区约占土地面积的 36%, 占总耕地面积的 42.9%。
近年来由于气候不断恶化, 干旱对农业生产的威胁
日益严重, 已成为世界上干旱半干旱地区农业生产
的主要问题[1]。干旱对作物产量的影响在诸多逆境
中占首位, 其危害相当于其他自然灾害之和[2]。改善
农田水分环境, 提高水的利用率, 选育耐旱作物品
种是解决干旱胁迫问题的主要途径, 推广耐旱品种
不仅可以大幅度提高干旱半干旱地区的粮食产量 ,
而且可以节约日益短缺的水资源, 降低成本, 具有
显著的经济和社会效应。近年来, 关于大豆耐旱相
关性状 QTL 定位的报道逐步增多[3-7]。与大豆水分
利用率相关的 5 个 QTL 标记已经明确 [8-9]; 刘莹
等[10-11]利用科丰 1号×南农 11382-2 (1级×4级)衍生
的 RIL群体, 对根系性状进行 QTL定位, 检测到 5、
3和 5个 QTL分别控制比根重、比根总长、比根体
积, 位于 N6-C2、N8-D1b+W、N11-E和 N18-K连锁
群上; 中国科学院遗传所大豆课题组近几年构建了
多个有利用价值的耐旱性差异显著的大豆遗传群体
(F2-F6-F9 代), 从同一杂交群体组合中已经鉴定出一
批耐旱性强和干旱敏感的株系及单株, 并通过组建
“耐旱基因池”和“干旱敏感基因池”进行分子标记和
图谱定位研究[12]。Specht 等[13]利用 Minsoy×Noir1
构建了 236 个株系的 RIL 群体, 分别在两年进行 6
种不同程度水分胁迫条件的试验, 定位了干旱相关
的产量性状及碳同位素缺失性状; Main 等[14-15]先后
用 2 个大豆作图群体, 分别发现 4 个和 6 个独立的
RFLP 标记与水分利用效率相关的 QTL 连锁, 能解
释各自性状表型变异的 38.0%和 53.0%。前人研究主
要围绕具体形态及相关生理性状, 还未见关于耐旱
性基因型鉴定、选择性群体基因型分析等方面的研
究报道。本研究利用回交导入系群体进行株系间芽
期、苗期及田间连续性耐旱鉴定, 获得稳定可靠的
耐旱定向选择群体, 并分析其基因型结构, 定位耐
旱基因 QTL, 为大豆品种改良及分子标记辅助育种
提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供体亲本 Clark引自美国, 受体(轮回亲本)红丰
11为黑龙江省主栽品种, 2004—2008年以红丰 11为
母本与 Clark杂交获得杂种 72个 F1, F1回交获得 72
个 BC1F1, 连续自交三代得到 BC1F4共 72个株系。
1.2 耐旱性鉴定
1.2.1 室内鉴定 参照杨剑平等 [16]、李甜等 [17]
和李贵金等[18]的方法, 从 72个 BC1F4株系中随机挑
选 20 粒整齐一致的种子, 置于直径 9 cm 灭菌培养
皿中 , 上下各铺一层灭菌滤纸 , 加入 35% (W/V)
PEG-6000溶液 25 mL, 以红丰 11为对照, 3次重复。
当红丰 11芽长达种脐一半时(芽长超过种脐一半视为
发芽), 计算各株系的相对发芽率, 其中共有 18个株
系具有超亲表现(相对发芽率>25%), 将株系中 56个
超亲个体移栽至花盆中, 同时播种红丰 11 为对照, 待
幼苗 V2时期, 控制花盆土壤含水量在 7%~11%之间,
模拟干旱胁迫环境, 以红丰 11 死亡作为标准, 最终
存活 38株超亲个体。
1.2.2 田间鉴定 于 2008 年春播种于黑龙江省大
庆市林甸乡黎明村(该村常年干旱, 且 2008年干旱),
按株系分组, 每组随机选取 21粒种子, 设红丰 11为
对照, 行长 2 m, 3次重复, 随机区组设计, 管理同一
般大田。针对不同时期, 从每个株系中随机挑选 10
株进行叶片持水能力、根长, 根干重、产量及生物
量的性状调查, 最后确定 22个耐旱相关性状表现超
亲的个体。
1.3 性状调查
在芽期鉴定阶段, 发芽率可作为耐旱性评价依
据; 在苗期鉴定阶段, 耐旱能力主要体现在植株水
分利用率、根系相关性状及干旱胁迫下的产量相关
性状, 如叶片持水能力、根长、根干重、产量以及
生物量等[19-22]。
在芽期鉴定阶段, 以芽长超过种脐一半视为发
芽, 对超亲株系进行相对发芽率的调查。相对发芽率
RGR(%)=(株系发芽种子粒数/株系种子总粒数)×100。
第 4期 李灿东等: 大豆耐旱选择群体 QTL定位 605


叶片持水能力反映大豆植株保持体内水分的能
力, 通过测定叶片失水速率, 可以鉴定耐旱性。因此
叶片相对持水能力可作为大豆苗期耐旱性的评价依
据。从每个超亲个体植株上取 3片新鲜的叶片, 作为
3次重复, 称重并记录; 在室温放置 48 h脱水后, 再
次称重, 进行计算。叶片持水能力 RWC(%)=[(脱水
前重–脱水后重)/脱水前重]×100。
大豆在干旱胁迫下, 由于缺水根系会伸长, 根
长可作为大豆耐旱性评价依据。测量子叶节到主根
顶端的长度。处理值为超亲植株测量值, 对照值为
轮回亲本测量值。相对根长 RRL(%)=[(处理值–对照
值)/对照值]×100。
大豆在干旱胁迫下, 根系比较发达, 根干重可
作为大豆耐旱性评价依据。将子叶节以下的根部在
烘箱中 80℃烘烤 24 h至恒重。处理值为超亲株系测
量值 , 对照值为轮回亲本测量值。相对根干重
RRW(%)=[(处理值–对照值)/对照值]×100。
在干旱胁迫下, 大豆植株生物量会降低, 可将
生物量作为大豆耐旱性评价依据。将子叶节以上全
部植株称重(包括种子)。处理值为超亲株系测量值,
对照值为轮回亲本测量值。生物量 RMB(%)=[(处理
值–对照值)/对照值]×100。
在干旱胁迫下, 大豆产量会降低, 因此可将产
量作为大豆耐旱性评价依据。考查单株籽粒产量。
处理值为超亲株系测量值, 对照值为轮回亲本测量
值。产量 RGY(%)=[(处理值–对照值)/对照值]×100。
1.4 基因型分析
结合 BC1F2 世代构建的大豆遗传图谱[23], 均匀
选 143个 SSR标记, 对最终获得的 60个超亲个体进
行 DNA提取及 SSR检测, 发现 67对引物在群体间
具有多态性。利用 GGT图示基因型软件[24]分析 SSR
位点供体等位基因导入情况。利用获得的基因型数
据对供体等位基因导入频率与 BC1 代预期值(0.25)
的偏离情况进行差异显著性检测, 以卡方测验作近
似的显著性检测, 显著水平为 0.01[25]。
1.5 QTL定位
利用上述 67个 SSR标记分别对随机对照群体及
耐旱选择群体进行标记分析, 计算各标记供体等位
基因导入频率, 与轮回亲本一致基因型记 A, 与供
体亲本一致基因型记 B, 杂合基因型记H, 缺失或模
糊记 C。
%100
)(
)2/(
(%)



CHBA
HB
缺失基因型总基因型
与供体一致基因型
供体等位基因导入频率

以随机对照群体各个位点供体等位基因实际导入频
率为预期值对耐旱选择群体进行卡方检测。由于耐
旱定向选择结果, 导致与耐旱相关的 SSR 标记位点
具有一致性。
经过芽期、苗期及田间耐旱鉴定获得 60个超亲
个体, 结合耐旱相关性状调查数据和对应株系的基
因型数据进行方差分析, 由于是定向选择群体, 可
采用 SAS PROC GLM[26]软件中的单向方差分析
(ANOVA)检测 QTL, 以 P<0.01 显著水平作为取舍
主效 QTL 的临界值。当 1 个 QTL 与 2 个或 2 个以
上标记连锁时, 以 F值最高的标记作为与 QTL连锁
的标记列出[25]。
2 结果与分析
2.1 耐旱供体等位基因显著性检测
在耐旱定向选择群体中, 部分 SSR 标记位点供
体等位基因导入频率普遍偏大, 最大值 0.9833, 最
小值 0.8000, 较随机群体供体等位基因实际导入频
率均达到极显著水平, 呈现明显的偏分离。
根据供体等位基因导入频率较高位点在多个耐
旱定向选择群体中总体表现一致性以及模拟随机抽
样的结果 [27], 利用卡方测验作近似检测, 设置检测
域值为 P<0.01。同时在室内和田间共检测到分布于
10条染色体连锁群 23个区域的供体等位基因导入频
率呈现显著变化(表 1)。由于同时受选择群体结构及
基因型定向选择的共同影响, 所检测到的位点均表
现为供体超导入(excessive introgression)位点[27]。其
中田间耐旱群体中有 5个 SSR标记位点达到 0.9833,
分别为 Satt457、Satt586、Sat_074、Satt472和 Satt440,
卡方值达 215.1; 而室内耐旱超亲导入系仅 Satt156
一个位点达到 0.9833。从总体水平上看, 表 1 中所
有标记位点均达到极显著水平, 这些位点可能与耐
旱性密切相关。
2.2 耐旱选择群体基因型分析
从 BC1F2世代构建的大豆遗传图谱上均匀选取
143 个 SSR 标记, 并对各条染色体连锁群进行扫描,
各导入系同红丰 11遗传背景大部分一致, 多数导入
系含有较少的外源导入片段。
经过室内和田间耐旱性鉴定, 共获得 60个超亲
株系, 其中室内鉴定获得 38个, 田间鉴定获得 22个,
对其进行图示基因型分析, 以 C2和 K 连锁群为例,
做重点分析发现(图 1), C2连锁群共有 4个位点出现
供体片段 “超导入 ”现象 , 分别是 AW 7 3 404 3、
Satt457、Satt305和 Satt316; K连锁群共有 3个位点
606 作 物 学 报 第 37卷

表 1 耐旱选择群体及随机对照群体 SSR位点供体等位基因导入频率及卡方测验
Table 1 Probability and 2 test for donor SSR markers between random population and drought-tolerant population
QTL 随机对照群体(n=60)
Random population for CK
室内耐旱超亲导入系(n=38)
Super ILs in lab for drought tolerance
田间耐旱超亲群体(n=22)
Super ILs in field for drought tolerance
标记
Marker
染色体
Chr.
A H B 频率
Prob.
A H B 频率
Prob.
2 A H B 频率
Prob.
2
AW734043 C2 38 7 9 0.2315 2 0 28 0.9333 193.5 0 2 28 0.9667 203.8
Satt316 C2 39 6 9 0.2223 1 2 27 0.9333 193.5 2 0 28 0.9333 193.5
Satt305 C2 37 6 11 0.2593 2 1 27 0.9167 182.1 3 0 27 0.9000 179.3
Satt457 C2 36 9 9 0.2500 2 0 28 0.9333 193.5 0 1 29 0.9833 215.1
Satt226 D2 39 4 11 0.2407 1 0 29 0.9667 203.8 1 1 28 0.9500 201.5
Sat_136 E 38 5 11 0.2500 2 0 28 0.9333 193.5 6 0 24 0.8000 146.6
Sat_112 E 28 6 10 0.2407 2 2 26 0.9000 179.3 2 0 28 0.9333 193.5
Satt586 F 36 8 10 0.2593 2 0 28 0.9333 193.5 0 1 29 0.9833 215.1
Satt423 F 37 8 9 0.2407 1 0 29 0.9667 203.8 1 0 29 0.9667 203.8
GMRUBP F 36 10 8 0.2407 2 1 27 0.9167 182.1 2 0 28 0.9333 193.5
Sat_074 F 36 8 10 0.2593 1 1 28 0.9500 201.5 0 1 29 0.9833 215.1
Satt472 G 37 9 8 0.2315 1 0 29 0.9667 203.8 0 1 29 0.9833 215.1
Satt440 I 37 7 10 0.2500 1 2 27 0.9333 193.5 0 1 29 0.9833 215.1
Satt239 I 38 6 10 0.2407 1 0 29 0.9667 203.8 1 0 29 0.9667 203.8
Sat_044 K 36 9 9 0.2500 1 1 28 0.9500 201.5 1 1 28 0.9500 201.5
SOYPRP1 K 39 3 12 0.2500 2 1 27 0.9167 182.1 1 1 28 0.9500 201.5
Satt167 K 35 12 7 0.2407 2 0 28 0.9333 193.5 1 2 27 0.9333 193.5
Satt156 L 39 5 10 0.2315 0 1 29 0.9833 215.1 0 2 28 0.9667 203.8
Satt373 L 40 5 9 0.2130 2 0 28 0.9333 193.5 1 0 29 0.9667 203.8
Satt694 L 35 9 10 0.2685 3 0 27 0.9000 179.3 3 0 27 0.9000 179.3
Satt398 L 37 8 9 0.2407 2 2 26 0.9000 179.3 1 1 28 0.9500 201.5
GMSL514 M 38 7 9 0.2315 1 2 27 0.9333 193.5 1 0 29 0.9667 203.8
Satt262 O 40 4 10 0.2222 2 0 28 0.9333 193.5 1 0 29 0.9667 203.8

出现供体片段 “超导入 ”现象 , 分别是 Sat_044、
SOYPRP1 和 Satt167。供体基因导入频率最高达
0.9833, 是在田间鉴定出的超亲个体。相比之下, 室
内耐旱群体供体等位基因导入频率偏低, 但也达到
极显著水平。
经过回交, 耐旱选择群体大部分基因型同轮回
亲本保持一致, 仅少数几个基因片段来自供体亲本
基因组, 因此耐旱选择群体同轮回亲本的任何表型
差异理论上应该与外源供体导入片段的功能有关 ,
且所有耐旱选择群体在基因组中应该具有相同几个
位置的“超导入”位点, 这种共性可能就是该群体之
所以具有超亲耐旱性的原因[27]。
2.3 耐旱性 QTL定位
对60个耐旱超亲个体进行耐旱相关性状调查, 并
进行单向方差分析(表 2), 其中共检测到 8个叶片相
对持水能力相关 QTL, 分布于 A1、B1、C2、E、L
和 N染色体连锁群上, 位于 L染色体的 Satt694位点
贡献率高达 15.60%, 加性效应为–3.12, 显性效应为
–4.56, 可能是 1 个主效 QTL; 共检测到 9 个相关
QTL, 分布于 C2、F、G、I、K、L和 N染色体连锁
群上, 位于 F染色体的 Satt586位点贡献率为 10.43%,
加性效应为–5.24, 显性效应为 7.33; 位于 K 染色体
的 Sat_044和 SOYPRP1位点贡献率分别为 15.5%和
22.53%, 加性效应分别为–10.3 和 12.4, 显性效应分
别为–0.47和 1.09; 共检测到 11个根干重相关 QTL,
分布于 A2、B1、B2、E、F、K、L、M 和 O 染色体
连锁群上, 位于 K 染色体的 Satt167 位点贡献率为
15.53%, 加性效应为 3.29, 显性效应为 5.37, 可能是
个主效QTL; 位于 F染色体连锁群的GMRUBP位点
贡献率达 8.21%, 加性效应为 12.84; 位于 M染色体
连锁群的 GMSL514位点贡献率达 6.43%; 共检测到
11个产量相关 QTL, 分布于 B1、D1a、E、F、G、I、
L、M和 O染色体连锁群上, 位于 F染色体连锁群上
的 Satt586和 Satt423两个位点贡献率分别为 12.5%和
第 4期 李灿东等: 大豆耐旱选择群体 QTL定位 607





图 1 耐旱定向选择群体在染色体连锁群(C2, K)中的图示基因型分析
Fig. 1 Analysis of graphical genotypes for drought tolerance directional population in linkage group C2 and K
虚线为实验室鉴定和田间鉴定数据的分界。The dotted line divides the data of laboratory and field.

608 作 物 学 报 第 37卷

表 2 大豆耐旱相关 QTL单向方差分析
Table 2 ANOVA of QTL associated with drought tolerance to soybean
性状
Trait
标记
Marker
染色体
Chr.
位置
Distance
F-值
F-value
加性效应
Add.
显性效应
Dom.
显性度
D/|A|
贡献率
Contribution (%)
WRC1 Satt385 A1 61.2 12.59 –1.74 2.67 1.53 2.10
WRC2 Satt583 B1 84.2 14.80 1.62 3.41 2.10 1.63
WRC3 Satt457 C2 24.7 12.57 –1.45 4.23 2.92 6.34
WRC4 Satt316 C2 96.9 9.23 –5.03 3.21 0.64 3.42
WRC5 Sat_136 E 4.8 8.94 2.19 –3.22 –1.47 0.24
WRC6 Satt694 L 30.8 8.46 –3.12 –4.56 –1.46 15.60
WRC7 Sat_099 L 78.2 7.83 –1.53 –7.46 –4.88 3.47
WRC8 Sat_236 N 29.1 6.56 –1.37 –5.23 –3.82 3.63
RRL1 Satt305 C2 38.9 19.43 1.54 0.74 0.48 1.03
RRL2 Satt586 F 3.6 21.33 –5.24 7.33 1.40 10.43
RRL3 Sat_236 G 23.1 23.48 7.34 –8.73 –1.19 5.37
RRL4 Satt440 I 67.7 17.38 –8.83 7.57 0.86 8.74
RRL5 SOYPRP1 K 56.9 13.43 12.40 13.47 1.09 22.53
RRL6 Sat_044 K 58.0 18.34 –10.30 –4.82 –0.47 15.50
RRL7 Satt398 L 30.6 11.43 –4.58 3.21 0.70 8.32
RRL8 Satt237 N 47.0 10.43 8.34 6.49 0.78 2.45
RRL9 Satt009 N 0.0 13.83 4.73 4.84 1.02 0.64
RRW1 Satt480 A2 28.4 25.43 2.43 3.32 1.37 0.33
RRW2 Satt583 B1 84.2 24.32 –7.83 4.94 0.63 2.43
RRW3 Satt556 B2 67.2 22.43 –5.94 –6.48 –1.09 1.54
RRW4 Sat_136 E 4.8 18.73 –0.84 3.84 4.57 3.53
RRW5 GMRUBP F 0.0 21.59 12.84 18.43 1.44 8.21
RRW6 Satt586 F 3.6 18.43 –32.54 53.87 1.66 6.23
RRW7 Satt167 K 45.7 16.53 3.29 5.37 1.63 15.53
RRW8 Satt156 L 56.1 15.34 –6.90 –7.43 –1.08 4.25
RRW9 Satt373 L 107.2 10.35 –1.39 –5.82 –4.19 0.52
RRW10 GMSL514 M 3.1 8.34 1.94 2.80 1.44 6.43
RRW11 Satt581 O 106.0 8.38 –9.43 7.48 0.79 2.34
RGY1 Satt597 B1 73.8 28.34 2.45 5.64 2.30 0.42
RGY2 Satt436 D1a 34.4 26.34 –6.26 6.34 1.01 1.43
RGY3 Satt_136 E 4.8 27.54 –8.32 7.34 0.88 4.35
RGY4 Satt586 F 3.6 26.30 10.34 12.67 1.23 12.50
RGY5 Satt423 F 20.6 24.63 –1.05 –2.34 –2.23 10.60
RGY6 Satt549 G 73.8 24.76 0.47 0.87 1.85 4.64
RGY7 Satt162 I 50.7 22.84 –6.28 7.29 1.16 2.83
RGY8 Satt440 I 67.7 20.43 3.63 4.54 1.25 1.73
RGY9 Satt398 L 30.6 18.34 –2.64 8.32 3.15 13.75
RGY10 GMSL514 M 3.1 12.50 –4.78 –2.45 –0.51 8.54
RGY11 Satt201 M 13.6 12.42 5.83 7.53 1.29 0.57
RMB1 Sat_136 E 4.8 25.38 0.49 2.43 4.96 2.34
RMB2 GMRUBP F 0.0 23.63 –6.25 –6.65 –1.06 12.40
RMB3 Satt009 G 0.0 18.58 4.58 5.63 1.23 6.53
RMB4 SOYPRP1 K 56.9 16.90 –14.12 12.40 0.88 8.32
RMB5 Satt167 K 45.7 14.36 –1.02 –6.25 –6.13 9.15
RMB6 Satt694 L 30.8 14.38 –3.49 4.57 1.31 12.70
RMB7 Satt237 N 47.0 10.27 –2.37 –2.14 –0.90 5.18

第 4期 李灿东等: 大豆耐旱选择群体 QTL定位 609


10.6%, 加性效应分别为 10.34 和–1.05, 显性效应分
别为 12.67 和–2.43, 可能是 2 个主效 QTL; 位于 L
染色体连锁群的 Satt398 位点贡献率达 13.75%, 加
性效应为–2.64; 生物量共检测到 7 个生物量相关
QTL, 分布于 E、F、G、K、L和 N染色体连锁群上,
位于 F染色体连锁群上的GMRUBP位点贡献率高达
12.4%, 加性效应为–6.25, 显性效应为–6.65, 位于
K染色体连锁群的 SOYPRP1和 Satt167两个位点贡
献率分别为 8.32%和 9.15%, 加性效应分别为–14.12
和–1.02, 位于 L染色体连锁群的 Sat694位点贡献率
达 12.7%, 加性效应为–3.49, 显性效应为 4.57, 这些
位点也可能是主效 QTL, 与大豆耐旱性密切相关。
如图 2所示, 在 E连锁群的 Sat_136位点, 叶片
持水能力、根干重、产量和生物量具有一致性; 在 F
连锁群的GMRUBP位点, 根干重和生物量具有一致
性; 在 Satt586 位点, 根长、根干重和产量具有一致
性; 在 K连锁群的 Satt167位点, 根干重和生物量具
有一致性, SOYPRP1 位点, 根长和生物量具有一致
性; 在 L连锁群的 Satt398位点, 根长和产量具有一
致性, Satt694 位点叶片持水能力和生物量具有一致
性; 在M连锁群的GMSL514位点, 根干重和产量具
有一致性; 以上位点与卡方检测到的“超导入”位点
同时被检测到, 可能是控制大豆耐旱性的重要位点。
3 讨论
3.1 统计分析方法的选择
由于耐旱性定向选择的结果, 使得选择群体规
模较小, 耐旱选择群体理论上保留了大部分耐旱相
关基因, 使得选择群体耐旱相关等位基因偏离严重,
不能成为随机群体, 因此无法实现传统的连锁作图
分析。但理论上那些与耐旱性无关的基因位点不会
受耐旱定向选择的影响, 在分离群体中仍符合孟德
尔分离规律[28]。因此, 基于遗传搭车(genetic hitch-
hiking)原理定位目标性状 QTL成为可能[27]。随着大
豆公共图谱的不断更新与完善, 借助该图谱及相对
位置明了 SSR 分子标记, 利用遗传搭车原理进行卡
方检测, 并结合方差分析(ANOVA), 可对耐旱定向
选择群体相关位点进行检测。
3.2 两种定位方法的比较
本研究针对耐旱选择群体分别进行供体等位基



图 2 大豆耐旱相关 QTL和“超导入”位点在连锁群上的分布
Fig. 2 Loci of drought tolerance for soybean and excessive introgression in linkage group
610 作 物 学 报 第 37卷

因导入频率卡方测验和耐旱相关性状的 QTL定位。
耐旱选择群体理论上保留了大部分耐旱相关基因 ,
耐旱相关位点供体等位基因导入频率呈现严重偏分
离。因此对供体等位基因导入频率进行卡方测验可
以实现对耐旱相关性状基因位点定位。然而这些位
点是否为真正意义上的耐旱基因则需要进行耐旱相
关性状 QTL定位研究, QTL定位采用单向方差分析
的优点在于能直接定位等位基因偏分离位点与性状
表型数据的对应位点, 而这些位点如果恰在卡方测
验中也被检测到, 则证明是真正意义上的耐旱相关
QTL。这两种定位方法相辅相成, 互相验证了耐旱相
关基因位点的真实性, 准确性。
3.3 分子聚合育种的实现
利用回交选择群体进行 QTL定位目标明确, 供
体等位基因作用效果明显。在供体亲本基因组中 ,
往往不止一个基因片段是有利基因, 在多个供体亲
本的情况下, 有利基因片段则有可能来自不同供体
亲本[29]。根据 QTL定位结果, 应用分子标记辅助聚
合供体来源不同的有利基因片段是可行的。为多个
有利基因互作分析及耐旱品种培育提供可能[30]。
4 结论
共筛选出 60 个耐旱超亲个体。得出 23 个 SSR
偏分离位点; 检测到 8个叶片持水能力 QTL, 9个根
长 QTL, 11个根干重 QTL, 12个产量 QTL, 生物量
得出 7 个 QTL。这些 QTL 在 E、F、K、L 及 M 连
锁群具有不同程度的一致性, 并且与卡方检测到的
“超导入”位点同时被检测到, 可能是控制大豆耐旱
性的重要位点。
References
[1] Li Y-Y(李原园), Li Y-N(李英能), Su R-Q(苏人琼). Water crisis
in agricultural sustainable development and its countermeasures
in China. Res Agric Mod (农业现代化研究), 1997, (3): 52–54 (in
Chinese with English abstract)
[2] Shan L(山仑), Chen G-L(陈国良). Theory and Practice for
Droughty Region Agriculture of Loess Plateau (黄土高原旱地农
业的理论与实践). Beijing: Science Press, 1993. pp 125–129 (in
Chinese)
[3] Liu X-Y(刘学义). Discuss on evaluating method to drought-
resistance of soybean. Oil Crops China (中国油料), 1986, (4):
23–26 (in Chinese with English abstract)
[4] Sloane R J, Patterson R P, Carter T E. Field drought tolerance of
soybean plant introduction. Crop Sci, 1990, 30: 118–123
[5] Liu F L, Andersen M N, Jacobsen S E. Stomatal control and wa-
ter use efficiency of soybean (Glycine max Merrill) during pro-
gressive soil drying. Environ Exp Bot, 2004, 54: 1–8
[6] Hudak C M, Patterson R P. Vegetative growth analysis of a
drought resistant soybean plant introduction. Crop Sci, 1995, 35:
464–471
[7] Garcia A, Gonzalez M C. Morphological markers for the early
selection of drought tolerant rice varieties. Cultivate Trop, 1997,
18: 47–50
[8] Sambrook J, Russell D W. Huang P-T(黄培堂) trans. Molecular
Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edn (分子克隆实验指南·第 3
版). Beijing: Science Press, 2002. pp 363–365 (in Chinese)
[9] He C-Y(贺超英). Construction of Soybean Genetic Map by SSR
and Its Application in Cloning of Disease-Resistance Genes. PhD
Dissertations of Institute of Genetics and Developmental Biology,
Chinese Academy of Sciences. 2001. pp 35–38
[10] Liu Y(刘莹), Cai Q-M(蔡祈明). Root morphology and root traits
related to drought tolerance at vegetation stage in soybean. J
Hebei Univ Eng (Nat Sci Edn) (河北大学工程学报), 2009, 26(4):
59–61 (in Chinese with English abstract)
[11] Liu Y(刘莹), Zhang M-C(张孟臣). Study on root trait related
yield in soybean growing in summer and QTL mapping: root
morphology and root traits related to drought tolerance at vegeta-
tion stage in soybean. J Hebei Univ Eng (Nat Sci Edn)(河北大学
工程学报), 2010, 27(1): 65–69 (in Chinese with English abstract)
[12] Liu Y(刘莹), Gai J-Y(盖钧镒), Lü H-N(吕慧能), Wang Y-J(王永
军), Chen S-Y(陈受宜). Identification of drought tolerant germ-
plasm at seeding stage and QTL mapping of related root traits in
soybean. J Genet Genomics (遗传学报), 2005, 32(8): 855–863
(in Chinese with English abstract)
[13] Specht J E, Chase K, Macrander M, Graef G L, Chung J, Mark-
well J P, Germann M, Orf J H, Lark K G. Soybean response to
water: a QTL analysis of drought tolerance. Crop Sci, 2001, 41:
493–509
[14] Mian M A R, Ashley D A, Boerma H R. An additional QTL for
water use efficiency in soybean. Crop Sci, 1998, 38: 390–393
[15] Mian M A R, Bailey M A, Ashley D A. Molecular markers asso-
ciated with water use efficiency and leaf ash in soybean. Crop Sci,
1996, 36: 1252–1257
[16] Yang J-P(杨剑平), Chen X-Z(陈学珍), Wang W-P(王文平), Li
Y(李杨). The establishment of the simulated system of drought
for soybean in laboratory. Chin Agric Sci Bull (中国农学通报),
2003, 19(3): 65–68 (in Chinese with English abstract)
[17] Li T(李甜), Zhu Y-S(朱延姝), Zhang X-P(张晓萍), Gao Y(高杨),
Zheng Y-Z(郑易之). The discussion for physiological in different
drought-resistance of soybean. J Northeast Norm Univ (Nat Sci
Edn)(东北师范大学学报·自然科学版), 1999, (2): 123–124 (in
Chinese)
[18] Li G-Q(李贵全), Du W-J(杜维俊), Kong Z-S(孔照胜). Study on
the relationships between drought-resistance and physiological
and ecological indicators in different soybean varieties. J Shanxi
Agric Univ (山西农业大学学报), 2000, 20(3): 197–200 (in Chi-
nese with English abstract)
[19] Xie H(谢皓), Zhu S-M(朱世明), Bao Z-J(包子敬), Wang W-P(王
第 4期 李灿东等: 大豆耐旱选择群体 QTL定位 611


文平), Xing B-S(兴百顺), Bai B-L(白宝良), Chen X-Z(陈学珍).
Identification and selection of soybean drought-resistant variety
on the drought intimidation. J Beijing Univ Agric (北京农学院学
报), 2008, 23(3): 74–81 (in Chinese with English abstract)
[20] Xu H-X(许海霞), Li W(李伟), Cheng X-Y(程西永), Dong
Z-D(董中东), Li Y(李阳), Cui D-Q(崔党群). Drought stress ef-
fect on agronomic of wheat. Chin Agric Sci Bull (中国农学通报),
2008, 24(3): 125–129 (in Chinese with English abstract)
[21] Sun Y-B(孙曰波), Zhao C-K(赵从凯). Progress for Root Re-
search Methods (根系研究方法进展). Jinan: Higher Vocational
Education of Weifang, 2009. p 1
[22] Zhao J-Y(赵晶云). Analysis of Drought Resistance in Sprouting
Soybean by AFLP and QTL Mapping. MS Dissertations of
Shanxi Agricultural University, 2003. pp 1–55
[23] Li C-D(李灿东), Jiang H-W(蒋洪蔚), Zhang W-B(张闻博), Qiu
P-C(邱鹏程), Liu C-Y(刘春燕), Li W-F(李文福), Gao Y-L(高运
来), Chen Q-S(陈庆山), Hu G-H(胡国华). QTL analysis of seed
and pod traits in soybean. Mol Plant Breed (分子植物育种),
2008, 6(6): 1–10 (in Chinese with English abstract)
[24] Van Berloo R. GGT: software for the display of graphical geno-
types. J Hered, 1999, 90: 328–329
[25] Xu J L, Lafitte H R, Gao Y M, Fu B Y, Torres R, Li Z K. QTLs
for drought escape and tolerance identified in a set of random in-
trogression lines of rice. Theor Appl Genet, 2005, 111: 1642–
1650
[26] SAS Institute Inc. SAS/STAT Software: changes and Enhance-
ments though Release 6.12. Cary, North Carolina: SAS Institute
Inc. 1997
[27] Zheng T-Q(郑天清), Xu J-L(徐建龙), Fu B-Y(傅彬英), Gao
Y-M(高用明), Veruka S, Lafitte R, Zhai H-Q(翟虎渠), Wan
J-M(万建民), Li Z-K(黎志康). Application of genetic hitch-
hiking and ANOVA in identification of loci for drought tolerance
in populations of rice from directional selection. Acta Agron Sin
(作物学报), 2007, 33(5): 799–804 (in Chinese with English ab-
stract)
[28] Jiang H-W(蒋洪蔚), Li C-D(李灿东), Liu C-Y(刘春燕), Zhang
W-B(张闻博), Qiu P-C(邱鹏程), Li W-F(李文福), Gao Y-L(高运
来), Chen Q-S(陈庆山), Hu G-H(胡国华). Genotype analysis
and QTL mapping for tolerance to low temperature in germina-
tion by introgression lines in soybean. Acta Agron Sin (作物学
报), 2009, 35(7): 1268–1273 (in Chinese with English abstract)
[29] Li C-D(李灿东), Jiang H-W(蒋洪蔚), Zhang W-B(张闻博), Qiu
P-C(邱鹏程), Liu C-Y(刘春燕), Chen Q-S(陈庆山), Hu G-H(胡
国华). Genotype and QTL analysis of drought tolerance loci for
directional population in soybean. Chin Agric Sci Bull (中国油料
作物学报), 2009, 25(3): 285–292 (in Chinese with English ab-
stract)
[30] Li Z K, Fu B Y, Gao Y M, Xu J L, Ali J, Lafitte H R, Jiang Y Z,
Rey J D, Vijayakumar C H, Maghirang R, Zheng T Q, Zhu L H.
Genome-wide introgression lines and their use in genetic and
molecular dissection of complex phenotypes in rice (Oryza sativa
L.). Plant Mol Biol, 2005, 59: 33–52