中国农业科学 | 广西农业科学院经济作物研究所梁江课题组利用高世代转录组测序挖掘控制南方大豆皱叶症候选基因

大豆（Glycine max (L.) Merr.）是我国重要的粮油兼饲作物，在我国国民经济发展中具有重要地位。2017年以来，我国大豆年需求量均在1亿 t以上，但超过80%以上均依赖进口，提高我国大豆产能、扩大大豆有效种植面积对我国粮食安全战略有着重要的意义。南方大豆产区是我国重要的高蛋白大豆产区之一，但在广西、广东、福建、贵州等地遇上南方大豆皱叶症（southern soybean crinkle leafdisease，SSCLD）严重时可导致大豆减产40%左右，严重影响当地大豆安全生产。

近期， 广西农业科学院经济作物研究所/广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室梁江课题组完成的题为“利用高世代转录组测序挖掘控制南方大豆皱叶症候选基因”的研究在《中国农业科学》2024年第57卷15期正式发表。

以2个南方皱叶症症级差异材料及其衍生的F_2:7株系为研究材料，对双亲进行重测序，对12个F_2:7单株（7个皱叶，5个正常叶）进行单个样本转录组测序，利用转录组及亲本的SNP/InDel数据进行混池法定位分析，利用转录组表达量差异数据进行GO和KEGG功能注释和富集分析，并在定位区间附近开发7个KASP分子标记，利用230个F₂群体构建局部连锁图谱，对转录组数据定位结果进行验证。联合基因定位和转录组分析结果，筛选控制SSCLD的候选基因。

Y2017-1和GC8的F_2:7株行种植时的田间表现

利用混池法把控制皱叶症的基因位点CL12定位在大豆第12染色体末端39 231 651-40 705 115 bp的1 473 464 bp区间内，利用F₂群体将控制皱叶症的基因定位于39 743 275-40 948 295 bp的1 205 020 bp区间内，与混池法定位结果基本一致。

SNP/InDel的index关联分析

GO注释结果显示，代谢过程包括免疫系统过程，以及对刺激的反应等，细胞组分主要与膜等相关，KEGG注释结果显示，生物系统通路中主要包括植物-病原菌互作和环境适应等通路。

差异基因的GO（A）和KEGG（B）功能注释分析

GO富集的表达差异基因主要同跨膜受体蛋白活性、蛋白磷酸化及信号受体活性等方面相关，KEGG富集到的最多差异表达基因（differently expressed genes，DEGs）主要在植物-病原菌互作和植物MAPK信号通路上。

差异基因显著富集的GO条目（A）和KEGG通路（B）

结合南方大豆皱叶症诱因特点，选择定位候选区间内与抗病等相关且在外显子上存在非同义突变或表达量有差异的基因作为候选基因，结合qRT-PCR验证，最终确定GLYMA_12G223100、GLYMA_12G223900、GLYMA_12G224100、GLYMA_12G231800和GLYMA_12G233000等5个基因为控制南方大豆皱叶症的候选基因。

定位区间内转录组测序中4个DEGs基因的表达量验证

HGRNA-seq实现了RNA-seq和BSA-seq相结合，成功挖掘了控制SSCLD的候选基因。

该研究获得国家自然科学基金（32060490，32260451）、国家现代农业产业技术体系建设专项（CARS-04-CES30）、广西自然科学基金（2019GXNSFAA185009）、广西农业科学院基本科研业务专项（2021YT055）、广西大豆油料创新团队（nycytxgxcxtd-2023-22）的资助。

论文链接：

《利用高世代转录组测序挖掘控制南方大豆皱叶症候选基因》

引用本文：

陈文杰, 陈渊, 韦清源, 汤复跃, 郭小红, 陈淑芳, 覃夏燕, 韦荣昌, 梁江. 利用高世代转录组测序挖掘控制南方大豆皱叶症候选基因[J]. 中国农业科学, 2024, 57(15): 2914-2930.

CHEN WenJie, CHEN Yuan, WEI QingYuan, TANG FuYue, GUO XiaoHong, CHEN ShuFang, QIN XiaYan, WEI RongChang, LIANG Jiang. Identification of Candidate Genes Controlling SSCLD by Utilizing High-Generation Segregating Populations RNA-seq[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(15): 2914-2930.