1、吉林省農業(yè)科學院大豆研究所-伴大豆球蛋白伴大豆球蛋白亞基濃度升高的分亞基濃度升高的分子標記輔助選擇子標記輔助選擇及其對大豆農藝和種子及其對大豆農藝和種子(zhng zi)性狀的影性狀的影響響第一頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所匯報(hubo)內容研究背景及目的研究背景及目的1材料與方法材料與方法2結論與討論結論與討論3啟示啟示4第二頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的 -伴大豆球蛋白是大豆的主要貯藏蛋白，在商業(yè)大豆伴大豆球蛋白是大豆的主要貯藏蛋白，在商業(yè)大豆品種品種(pnzhng)中其占大豆總蛋白含量的中其占大豆總蛋白含量的25%

2、(Nielsen et al., 1989)。-伴大豆球蛋白包含伴大豆球蛋白包含3個主要亞基：個主要亞基：， 和和 45%35%20%31%40%29%Jenkinson (2009)報道了報道了亞基濃度升高（亞基濃度升高（EAP）的大豆品種）的大豆品種 孟山都公司發(fā)現了 -伴大豆球蛋白在正常水平，亞基濃度高于亞基的大豆(ddu)品種(Bringe and Jenkinson, 2009; Jenkinson, 2009, 2011)。第三頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的凝膠特性(txng)健康健康(jinkng)飲食飲食抗癌降脂降脂E

3、APEAP及及 - -伴大豆伴大豆球蛋白升高的大豆球蛋白升高的大豆品種能夠提高蛋白品種能夠提高蛋白的功能屬性，有益的功能屬性，有益于消費者的健康于消費者的健康。Rickert等(2004)發(fā)現富集于-伴大豆球蛋白中的大豆蛋白有優(yōu)越的凝膠特性，乳化性增進，穩(wěn)定性增加。高-伴大豆球蛋白的飲食可導致總膽固醇，甘油三酯和胰島素的降低，抑制動脈粥樣硬化的發(fā)展 以及減少內臟脂肪升高導致的肥胖體外實驗顯示-伴大豆球蛋白的蛋白質成分可以抑制白血病細胞的生長，富含亞基和亞基的 -伴大豆球蛋白抑制脂肪酸合酶的活動，可減少潛在致癌脂類的合成。有報道顯示提純的-伴大豆球蛋白亞基能夠降低脂肪和甘油三酯的含量，對低密度脂

4、蛋白受體起下調作用。第四頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的EAP（ 亞基濃度提高亞基濃度提高(t go)）性狀檢測性狀檢測孟山都公司孟山都公司(n s)開發(fā)開發(fā)的的兩個兩個SNP定位在定位在20號染色號染色體，體，與第與第I連鎖群編碼亞基的連鎖群編碼亞基的Cgy2,3基因鏈鎖。基因鏈鎖。在在20號染色體上號染色體上(LGI)物理距物理距離為離為2.5 kb 在在GenBank上編碼上編碼-伴大豆伴大豆球蛋白的亞基，基因登錄球蛋白的亞基，基因登錄號為號為AB051865SDS-PAGE目前還是昂貴且耗目前還是昂貴且耗時的檢測蛋白質成分的方法

5、時的檢測蛋白質成分的方法。使用分子標記輔助選擇使用分子標記輔助選擇EAP性狀可用減少必需采用性狀可用減少必需采用SDS-PAGE檢測蛋白質成分的群檢測蛋白質成分的群體規(guī)模體規(guī)模。第五頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的本研究的首要目標是評估這兩個SNP標記在分離群體(qnt)中區(qū)分個體EAP和NAP性狀的有效性。第六頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所一、研究背景一、研究背景(bijng)及目的及目的大豆球蛋白是大豆主要的貯藏蛋白，占大豆總蛋白含量的40%。包含5個主要基因，Gy1至Gy5：基因Gy1 和 Gy2緊密連鎖并共同遺傳，而

6、基因Gy3，Gy4，Gy5是獨立遺傳的(Cho et al., 1989; Nielsen et al., 1989; Beilinson et al., 2002)。5個主要基因編碼個主要基因編碼5個由二硫鍵連接的酸性的個由二硫鍵連接的酸性的(A)和基礎的和基礎的(B)亞基：亞基：A1aB2, A2B1a, A1bB1b, A5A4B3和和A3B4 (Cho et al., 1989; Nielsen et al., 1989)。第七頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的 日本的研究者日本的研究者培育了一個培育了一個(y )大豆球蛋白大豆球

7、蛋白含量為含量為0%且且-伴大豆球蛋白約伴大豆球蛋白約占占45%的大豆品的大豆品系系B2G2，具有，具有5個個Gy基因位點的隱基因位點的隱性等位基因。性等位基因。 gy1,2和和gy3的等的等位基因發(fā)現于位基因發(fā)現于射射線輻射處理后的大線輻射處理后的大豆豆(ddu)品系中品系中。 (Yagasaki et al., 1996)20%的日本自然的日本自然種質中存在種質中存在gy4的等位基因的等位基因。(Kitamura et al., 1984) Yagasaki（1996）在野生大）在野生大豆豆(Glycine soja Siebold & Zucc.)材料的篩選中發(fā)材料的篩選中發(fā)現了

8、現了gy5 等位基等位基因因。第八頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所一、研究背景一、研究背景(bijng)及目的及目的孟山都公司的孟山都公司的Wu 等（等（2007）發(fā)現了關于）發(fā)現了關于gy等位基等位基因的專利因的專利SNP分子分子(fnz)標記。標記。 gy1等位基因等位基因NS0199008代表(dibio) gy2等位基因等位基因NS0199002代表 gy3等位基因等位基因NS0199010代表 gy4等位基因等位基因NS0199003代表 gy5等位基因等位基因5個未命名的個未命名的SNP代表第九頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所一、研究背景一、研究背景(bijng

9、)及目的及目的Jenkinson 和和 Fehr (2010)采用采用B2G2與傳統(tǒng)大豆與傳統(tǒng)大豆(ddu)品系雜交配制了品系雜交配制了5個分離群體。衍生出個分離群體。衍生出8個基個基因型的品系，包含因型的品系，包含5個個Gy基因位點上不同的野生型基因位點上不同的野生型和突變型等位基因組合和突變型等位基因組合。Gy1,2 ，Gy3 ，Gy4 ，Gy5 Gy1,2 ，Gy3 ，gy4， gy5 Gy1,2 ，gy3 ，gy4 ，Gy5 Gy1,2 ，gy3 ，gy4 ，gy5 gy1,2 ，Gy3 ，Gy4 ，Gy5 gy1,2 ，Gy3 ，gy4 ，gy5 gy1,2 ，gy3 ，gy4 ，G

10、y5 gy1,2 ，gy3 ，gy4 ，gy5gy1,2 Gy3 gy4 Gy5 極大(j d)的影響影響最小影響中等有最高的-伴大豆球蛋白濃度且無大豆球蛋白每個gy等位基因不同程度地影響-伴大豆球蛋白和大豆球蛋白的總體水平。第十頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所目前的研究沒有關于在結合改進(gijn)大豆球蛋白含量的等位基因時EAP性狀影響大豆品系農藝性狀和種子成分的報道。一、研究一、研究(ynji)背景背景及目的及目的本研究的第二個目標是使用(shyng)Gy3和Gy5野生型等位基因確定其對農藝性狀及種子成分的影響。本研究的第三個目標是評估結合了gy1,2, Gy3, gy4, G

11、y5; gy1,2, Gy3, gy4, gy5; gy1,2, gy3, gy4, Gy5; 和gy1,2, gy3, gy4, gy5等大豆球蛋白等位基因型的EAP和NAP性狀品系。第十一頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所二、材料(cilio)與方法4個個EAP性狀分離性狀分離(fnl)群體群體Gy3和和Gy5大豆球蛋白等位基因位點（緊密連鎖的大豆球蛋白等位基因位點（緊密連鎖的SNP標記）（標記）（Wu et al.,2007)EAP相關標記（相關標記（2個個SNP）（）（Jenkinson，2009，2011）第十二頁，共二十七頁。gy1,2, Gy3, gy4, gy5 gy1

12、,2, gy3, gy4, Gy5F0熟期、產量熟期、產量(chnling)F2F2:3F3:4F3:5F1EAP/NAP（2個個SNP）4個大豆球蛋白基因型個大豆球蛋白基因型SDS-PAGE數據數據2009.07 Huxley,IAEAP(MV0121, MV0122)NAP(MV0119,MV0120)Ankeny, IA 一株一葉一株一葉(y y)打孔打孔SNP SNP （Gy3 Gy3 和和 Gy5Gy5）確定雜合基因型）確定雜合基因型 DNAAnkeny, IA 每群體每群體(qnt)(qnt)38643864份份打孔取樣打孔取樣 96孔板孔板(ABgene) 8 8個基因型個基因型

13、目目標標1目目標標2目目標標3每每lineslines取取1 1株株8 8粒粒品品種種選選擇擇依依據據2009.10 Isabela, PR.2010.02 Isabela, PR 2010.05 Huxley,IA2010.11 Rancagua, Chile 2011.5-6 三地，三地，2 2次重復次重復蛋白、油份蛋白、油份小區(qū)聯(lián)合收割機小區(qū)聯(lián)合收割機近紅外近紅外30308 8四四（188+4+2)四四2淘汰淘汰Gy3 Gy3 和和Gy5Gy5位點分子標記位點分子標記選擇結果和選擇結果和SDS-PAGE SDS-PAGE 結果不結果不一致的品系一致的品系 25258 8四四SASSAS

14、version 9.2version 9.2 GLM GLM技術路技術路線線 位于第位于第2020條染色體（條染色體（LGILGI），與），與 亞基相關的，亞基相關的，與與Cgy2,3Cgy2,3基因連鎖基因連鎖 （JenkinsonJenkinson，20092009，20112011）。）。 第一個第一個SNPSNP序列序列IDID為為1111號，正向引物序列號，正向引物序列 5-CTTGCTTACAAATTCCTCCAACTAAA-5-CTTGCTTACAAATTCCTCCAACTAAA-3 3 ，反向引物序列為，反向引物序列為5-5-GCTTAAGAACAACCGAGAGCTTTT-3

15、GCTTAAGAACAACCGAGAGCTTTT-3。 第二個第二個SNPSNP序列序列IDID為為1515號，號，forwardforward引物序列引物序列5-5-CATGAACTGTGATTACATATTCTTTTGC-CATGAACTGTGATTACATATTCTTTTGC-3 3 ，reverse reverse 引物序列為引物序列為5-5-GCTGCCGAACATGATGGTTA-3GCTGCCGAACATGATGGTTA-3。 SNP SNP側翼序列在側翼序列在 Jenkinson (2011)Jenkinson (2011)申請的專利申請的專利上。上。 對于第對于第1111號號

16、SNPSNP標記，標記，EAPEAP性狀核苷酸堿基為性狀核苷酸堿基為C C，NAPNAP性狀核苷酸堿基為性狀核苷酸堿基為T T。 對于第對于第1515號號SNPSNP標記，標記，EAPEAP性狀核苷酸堿基為性狀核苷酸堿基為C C，NAPNAP性狀核苷酸堿基為性狀核苷酸堿基為A A。 為將為將F2F2植株分為植株分為EAPEAP和和NAP NAP 類型，兩類型，兩SNPSNP標標記結果為記結果為CC-CCCC-CC的個體考慮為的個體考慮為EAP EAP 型，兩型，兩SNPSNP標標記結果為記結果為TT-AATT-AA的個體考慮為的個體考慮為NAP NAP 型。型。 gy1,2, Gy3, gy4

17、, Gy5 gy1,2, Gy3, gy4, gy5gy1,2, gy3, gy4, Gy5gy1,2, gy3, gy4, gy5 例如，Jenkinson and Fehr (2010)報道，基因型gy1,2, Gy3, gy4, gy5的品系沒有A3亞基，基因型gy1,2, gy3, gy4, Gy5的品系沒有A124亞基。 如果2011年農藝評價中在基因型gy1,2, Gy3, gy4, gy5的品系中檢測到A3 亞基，該品系淘汰。Huxley, IA（19/5） Coland 粘壤土；粘壤土；Bloomington, IL（20/5）Tama粉砂壤土；粉砂壤土；Findlay, OH

18、 （3/6） Hoytville 粘土粘土每地每處理雙行種植，行長每地每處理雙行種植，行長4.5m，壟距壟距76cm，24粒粒/m第十三頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所三、結論三、結論(jiln)與討論與討論采用采用MAS對對EAP和和NAP性狀進行分性狀進行分型取得了部分型取得了部分(b fen)成功。通過比較成功。通過比較4個群體個群體4個球蛋白基因型的共個球蛋白基因型的共16個類個類型的型的EAP和和NAP類型，類型，驗證了驗證了MAS選選擇的有效性擇的有效性。第十四頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所 使用使用SNP標記標記11號和號和15號并不能完全預測號并不能完全預

19、測EAP性狀性狀類型，但可以類型，但可以有效的減少需要有效的減少需要(xyo)使用使用SDS-PAGE進行分析的樣本數。進行分析的樣本數。三、結論三、結論(jiln)與討論與討論第十五頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所BARC-025847-05113BARC-030259-06840BARC-020019-04403BARC-017939-02461BARCSOYSSR_20_1012BARCSOYSSR_20_0935 EAP品系品系(pn x)NAP品種品種(pnzhng)/品品系系EAP親本親本(qn bn)NAP親本親本三、結論與討論三、結論與討論第十六頁，共二十七頁。吉林省

20、農業(yè)科學院大豆研究所三、結論三、結論(jiln)與討論與討論2011年田間年田間(tin jin)檢測衍生的檢測衍生的8個類型的個類型的18棵棵F3植株的植株的SDS-PAGE數據評價了數據評價了EAP性狀在蛋性狀在蛋白組成上的影響。白組成上的影響。第十七頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所第十八頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所第十九頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所三、結論三、結論(jiln)與討論與討論這些結果表明開發(fā)種子產量、成熟期和油份蛋這些結果表明開發(fā)種子產量、成熟期和油份蛋白白(dnbi)含量與含量與NAP型相當的伴隨任何大豆球蛋型相當的伴隨任何大豆球蛋白基

21、因型的白基因型的EAP品種應該是可能的。品種應該是可能的。第二十頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所第二十一頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所第二十二頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所三、結論三、結論(jiln)與討論與討論本研究對本研究對2/6類，類，3/7類和類和4/8類類3個基因型在個基因型在4個性狀上的個性狀上的研究結果研究結果(ji gu)與與Jenkinson和和Fehr (2010)對相同對相同3個基個基因型的結果一致。因型的結果一致。這些結果表明開發(fā)種子產量這些結果表明開發(fā)種子產量,成熟度成熟度,蛋白質和油的含量蛋白質和油的含量(hnling)相似的任意四

22、個大豆球蛋白基因型的某種基因型品種相似的任意四個大豆球蛋白基因型的某種基因型品種都是可能的。都是可能的。第二十三頁，共二十七頁。吉林省農業(yè)科學院大豆研究所三、結論三、結論(jiln)與討論與討論基于基于Jenkinson和和Fehr (2010)的研究結果，的研究結果，開發(fā)具有開發(fā)具有5個隱性等位基因但產量與有個隱性等位基因但產量與有5個野生個野生型等位基因的傳統(tǒng)品種相似的品種在某些型等位基因的傳統(tǒng)品種相似的品種在某些方面可能更困難一些，但不是對于所有方面可能更困難一些，但不是對于所有(suyu)的群體都困難。的群體都困難。gy1,2, gy3, gy4, gy5基因型和基因型和EAP性狀的性狀的集合導致集合導致 亞基和總亞基和總BC含