中国农业科学 | 辽宁省农业科学院作物研究所王文斌课题组开展大豆种质抗旱性评价及抗旱候选基因的挖掘

大豆（Glycine max）是世界上最重要的粮、油、饲等功能兼备的油料作物。干旱胁迫是导致大豆减产的最主要环境胁迫因子。大豆蒸腾系数较高，需水量较大，抗旱能力相对较弱，但不同基因型之间的抗旱性差异显著，因此，筛选抗旱种质已成为大豆抗旱育种的重要基础。目前，我国保存大豆种质资源数量位居全世界第一，但种质资源深度鉴定评价和综合开发利用水平较低，资源优势没有转化为基因优势和产业优势。因此，亟须开展大豆抗旱型优异种质资源鉴定与基因发掘，加速大豆抗旱型新品种培育。

近期，辽宁省农业科学院作物研究所王文斌课题组完成的题为“大豆种质抗旱性评价及抗旱候选基因的挖掘”的研究在《中国农业科学》2024年第57卷10期正式发表。

利用188份大豆种质资源，于2018、2019、2020和2021年测定正常供水和干旱胁迫下的单株荚数、单株生物量和单株产量，利用抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数等参数鉴定大豆种质的抗旱性，通过全基因组关联分析（genome-wide association study，GWAS）检测与大豆抗旱参数显著相关的SNP（single nucleotide polymorphisms）标记，并结合干旱胁迫下大豆幼苗叶片基因表达谱分析，筛选抗旱候选基因。

不同环境下供试188份大豆种质的抗旱指数（DI）、改进抗旱指数（IDI）、加权抗旱系数（WDC）和加权抗旱指数（WDI）间的相关系数

188份大豆种质资源的抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数存在广泛变异，分别利用逐级分类法将供试材料划分为5个等级。其中，辽豆15、辽豆69、辽豆14、金杖子黄豆、中黄606、科新3号、Koreane 4等7份种质在不同评价方法中均被鉴定为一级抗旱。

对抗旱指数、改进抗旱指数、加权抗旱系数和加权抗旱指数进行GWAS分析，共定位到15个显著关联的SNP位点能够在多环境下稳定表达，这些位点对表型变异的贡献率为12.46%—25.60%。在显著SNP位点上、下游各200 kb区间内共有注释基因226个。通过对抗旱品种辽豆14和干旱敏感型品种辽豆21在干旱胁迫下进行转录组测序和实时荧光定量PCR分析，鉴定出32个注释基因受干旱胁迫诱导显著差异表达。其中，Glyma.02G182900、Glyma.04G012400、Glyma.06G258900、Glyma.15G100900、Glyma.01G172600、Glyma.04G012300、Glyma.01G172200和Glyma.04G010300等8个候选基因分别编码钙依赖性蛋白激酶、通用应激蛋白A、G型凝集素S受体样丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、蛋白磷酸酶2C、异黄酮还原酶、异黄酮还原酶同源物、生长素蛋白和bZIP转录因子。

大豆抗旱指数（A）、改进抗旱指数（B）、加权抗旱系数（C）和加权抗旱指数（D）的全基因组关联分析曼哈顿图和QQ图

综合运用不同抗旱参数，在188份大豆种质资源中筛选出7份抗旱种质资源，鉴定了15个与抗旱参数显著关联的SNP位点，并鉴定出抗旱候选基因8个。

该研究获得国家自然科学基金（32101795，32301782）、辽宁省种质创新藏粮于技专项计划（2022JH1/10200002）、沈阳市种业创新专项（22-318-2-12）、国家重点研发计划（2016YFD0100201）资助。

论文链接：

《大豆种质抗旱性评价及抗旱候选基因的挖掘》

引用本文：

李盛有, 王昌陵, 闫春娟, 张立军, 孙旭刚, 曹永强, 王文斌, 宋书宏. 大豆种质抗旱性评价及抗旱候选基因的挖掘[J]. 中国农业科学, 2024, 57(10): 1857-1869.

LI ShengYou, WANG ChangLing, YAN ChunJuan, ZHANG LiJun, SUN XuGang, CAO YongQiang, WANG WenBin, SONG ShuHong. Evaluation of Drought Resistance in Soybean Germplasm and Identification of Candidate Drought-Resistant Genes[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(10): 1857-1869.