高油大豆品种合农75油分分子标记遗传解析

李灿东，王志新，郑 伟，赵海红，张振宇，徐杰飞，郭美玲，郭 泰

(黑龙江省农业科学院佳木斯分院/国家大豆区域技术创新中心/ 国家大豆产业技术体系佳木斯综合试验站，黑龙江 佳木斯 154007)

大豆是重要的油料作物之一，产品主要用于榨油。大豆油在众多植物油中占有重要地位，含有丰富全面的油脂营养成分[1]。全世界大豆油的生产量仅次于棕榈油，位居所有油脂产品第二位，消费量占食用油总量的51.7%，且保持逐年稳定增长趋势[2]。预计到2022年全球大豆油消费量将突破7 000万t。中国是大豆油生产和消费大国，2017年大豆油消费量为1 655万t，占全球大豆油总消费量的30.35%，中国大豆油主要来源于国内压榨和直接进口，2018年全国大豆压榨总量8 860.2万t，其中进口大豆8 803.0万t，国产大豆57.2万t，因此国产大豆压榨量比重极低[3]。原因主要有两方面，一是国产大豆种植面积小、油用大豆生产总量不足，供需矛盾突出；二是国产大豆品种出油率低，一般在16%～17%之间(湿基)，较进口转基因大豆出油率(19%～20%)低2～3个百分点。因此，选育及种植高油大豆品种是在有限大豆产量基础上提高产油率的有效途径[4]。

我国高油大豆品种及种植主要集中在北方，生产上油分含量突出、丰产性及适应性好的品种较少。合农75是黑龙江省高油主栽大豆品种，该品种是国家及黑龙江省两级审定大豆品种，经农业部谷物及制品质量监督检验测试中心检测分析，该品种国审油分平均含量23.40%，省审油分平均含量22.92%。油分含量较农业部规定的高油大豆(21.5%)标准高1.42～1.90个百分点，较进口转基因大豆高2.0～2.5个百分点，较国产普通大豆高3～4个百分点[5]。此外，该品种省级生产试验平均产量200.0 kg，较国内同类品种合丰25、合丰35、合丰50、合丰55、垦丰16、黑农48、绥农26等产量提高21.1～62.0 kg，较世界大豆平均产量提高35.3 kg；抗生产上3种主要病害(灰斑病、疫霉病和病毒病SMVⅠ号株系)，抗病性突出[6]。该品种属于典型的高油、高产、多抗大豆品种，品种选育对我国油用大豆生产及大豆油生产加工具有重要意义[7]。合农75采用传统杂交与分子设计育种相结合的方法，在亲本综合性状聚合与油分含量特性精准选择的基础上，既遗传了双亲的优良综合性状，又超亲了油分含量。充分利用了母本合丰50油分含量突出的优势及父本抗线4号抗病性突出的优异特性，创造出油分含量超过双亲的优良品种[8-10]。

近年来，关于大豆油分含量分子标记及基因定位研究报道逐渐增多，研究发现了大量的油分含量分子标记及QTL位点。姚丹等[11]利用F2群体对大豆油分含量进行QTL分析，共检测到2个主效QTLs和2个微效QTLs；王囡囡[12]利用重组自交系群体确定6个QTL位点位于3条连锁群上；宁海龙等[13]利用大豆四向重组自交系群体对油分含量进行QTL分析，共定位了39个油分含量QTLs，对表型效应的贡献率为7.3%～25.68%。本研究选用的油分含量SSR分子标记来自何月鹏[14]、于志远等[15]、葛振宇[16]、任君等[17]、姜振峰[18]、Leite[19]等关于大豆油分含量QTL定位研究，这些SSR分子标记稳定性好、重复率高、遗传贡献率较大，是重要的大豆油分含量分子标记。虽然大量油分含量分子标记被相继报道，但目前仍然缺乏功能型分子标记，随着功能基因组学的发展，期待大豆油分含量功能型分子标记被挖掘出来，实现分子辅助选择及设计育种。本研究对已报道的高油分子标记，结合高油大豆品种合农75的分子标记遗传解析，分离出高油基础性分子标记、高油分子标记及高油潜力分子标记，为高油大豆品种或材料选育及资源鉴定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

大豆品种合农75及其2个亲本(母本合丰50和父本抗线4号)，均由黑龙江省农业科学院佳木斯分院大豆育种研究所提供。大豆油分含量相关SSR分子标记39个详见表1。

1.2 试验方法

将合农75及其2个亲本分别种植于盆栽中，每品种3盆，每盆15株。待植株长到1～2片三出复叶时取叶片，每品种每盆取2～3片嫩绿新叶，液氮速冻置于-80 ℃低温冰箱中，以备提取品种DNA，DNA提取采用CTAB法[20](表2)。以合农75及其2个亲本品种的DNA为样本，采用毛细管电泳方法检测39个油分含量SSR分子标记的PCR片段长度。检测由上海生工进行。

1.3 数据处理

利用Excel 2016软件进行数据整理及计算，利用SPSS 17.0软件进行方差分析。

表1 大豆油分含量SSR分子标记及文献

表2 CTAB法提取DNA方法及步骤

2 结果与分析

2.1 大豆油分含量SSR分子标记PCR片段长度分析

对大豆39个油分含量SSR分子标记在合农75及其2个亲本中进行PCR扩增，利用毛细管电泳技术检测PCR片段长度情况。结果表明，在39个SSR分子标记中，合农75扩增片段长度与母本合丰50一致的分子标记有15个，其中有5个SSR标记在父本抗线4号中无扩增产物，其余10个SSR标记在抗线4号中有扩增产物，Satt 468和Satt 192两个标记在抗线4号中PCR片段长度较低，在合丰50和合农75中PCR片段长度较高，片段长度差异达到显著水平，Satt 179、Satt 510、Sat_194、Satt 353、Satt 358、Satt 364、Satt 396和Satt 442等10个分子标记在抗线4号中PCR片段长度较高，在合丰50和合农75中PCR片段长度较低，片段长度差异达到显著水平；合农75扩增片段长度与父本抗线4号一致的分子标记有4个，且这些标记在合丰50中无扩增产物；有18个油分含量SSR分子标记在合农75及其2个亲本中具有一致的PCR片段长度，有2个SSR分子标记仅在合丰50和抗线4号中具有PCR片段长度，在合农75中无片段长度(表3)。

2.2 油分含量SSR分子标记遗传分析

如图1所示，有15个油分含量SSR分子标记在合农75和合丰50间具有一致的PCR片段长度，表明这些标记是合农75和母本合丰50共同存在的，是合农75遗传于母本的油分含量分子标记，遗传贡献率为38.46%；有4个油分含量SSR分子标记在合农75和抗线4号间具有一致的PCR片段长度，表明这些标记是合农75和父本抗线4号共同存在的，是合农75遗传于父本的油分含量分子标记，遗传贡献率为10.26%；有18个SSR分子标记在合农75及其亲本间均具有一致的PCR片段长度，表明这些标记是合农75共同遗传于双亲的油分含量分子标记，遗传贡献率为46.15%；另有2个分子标记仅在2个亲本中具有PCR片段长度，在合农75中无扩增产物，比率为5.13%。因此，在本研究39个油分含量SSR分子标记中，合农75遗传于母本合丰50的标记数量为33个，遗传贡献率为84.62%；合农75遗传于父本抗线4号的标记数量为22个，遗传贡献率为56.41%；合农75共同遗传于双亲标记数量为18个，遗传贡献率为46.15%(表4)。

表3 油分含量SSR分子标记在合农75及亲本中PCR片段长度及遗传情况

图1 合农75及亲本间油分含量SSR分子 标记一致性分析

表4 油分含量SSR分子标记在合农75及亲本中的累计遗传贡献率

3 讨 论

研究结果表明，同时遗传自2个亲本的高油SSR分子标记有18个，这些标记在亲本和子代中同时存在，属于油分含量基础性分子标记。品种或材料含有这些标记不代表油分含量一定高，但油分含量高的品种或材料普遍含有这些基础性标记，含有这些分子标记是具备高油特性必要条件。研究结果中，合农75仅遗传于母本合丰50的SSR分子标记有15个，这些分子标记在父本抗线4号中不存在，是合农75定向遗传于母本的高油分子标记，由于合丰50具有高油特性(22.57%)，因此合农75遗传于母本的高油分子标记属于高油分子标记，是大豆品种或材料高油特性应具备的分子标记。另外，合农75仅遗传于父本抗线4号的SSR分子标记有4个，这些分子标记在母本中不存在，是合农75定向遗传于父本的分子标记，虽然父本油分含量并不突出，但这些标记与母本合丰50高油标记具有基因累加与聚合的作用，从而使得子代合农75油分含量超亲(23.40%)。因此，双亲油分含量分子标记及基因的聚合是合农75油分含量突出的主要原因。

本研究对高油大豆品种或材料创新及亲本选择具有一定的理论指导意义。在配制杂交组合方面，母本应具备高油特性及含有高油分子标记，可以利用本研究获得的15个高油分子标记进行筛选鉴定，保证亲本具有高油特性，父本不要求油分含量突出，但要包含具有高油潜力的分子标记，利用本研究获得的4个高油标记进行筛选鉴定，与母本高油分子标记产生基因累加与聚合效应，从而使后代群体分离出具有高油特性的材料，利用分子标记辅助选择对后代材料进行筛选及鉴定，在低世代对群体庞大的材料进行提前鉴定，规避了常规选择的盲目性及漏掉高油优异材料，使得选择更有针对性，大大提高选择效率及选择准确性，实现了分子标记选择育种。在高油材料分子鉴定中，本研究结果具有一定理论依据。利用15个高油SSR分子标记可实现资源材料高油特性鉴定，利用4个高油潜力SSR分子标记可实现对具有高油潜力资源材料的筛选及鉴定。本研究针对已报道的高油分子标记，结合高油大豆品种合农75的分子标记遗传解析，分离出高油基础性分子标记、高油分子标记及高油潜力分子标记，为高油大豆品种或材料选育及资源鉴定提供理论依据。

4 结 论

有15个SSR标记在合农75与母本合丰50间具有一致PCR片段长度，遗传率为38.46%，这些标记属于高油分子标记；有4个SSR标记在合农75与父本抗线4号间具有一致PCR片段长度，遗传率为10.26%，这些标记属于高油潜力分子标记；有18个SSR标记在子代与双亲间共同存在，遗传率为46.15%，这些标记属于高油基础性分子标记。合农75遗传于母本合丰50的标记数量为33个，遗传贡献率为84.62%；合农75遗传于父本抗线4号的标记数量为22个，遗传贡献率为56.41%；合农75共同遗传于双亲标记数量为18个，遗传贡献率为46.15%。