大豆籽粒鎘積累QTL的整合及其分子標(biāo)記的驗證

鄧小娟，趙云云，邱岱岱，商瑞昕，王 朋，萬海波，陳 可，闕祥祥，楊存義

（廣東省植物分子育種重點實驗室，國家大豆改良中心廣東分中心，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣州510640）

大豆籽粒鎘積累QTL的整合及其分子標(biāo)記的驗證

鄧小娟，趙云云，邱岱岱，商瑞昕，王 朋，萬海波，陳 可，闕祥祥，楊存義＊

（廣東省植物分子育種重點實驗室，國家大豆改良中心廣東分中心，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣州510640）

該研究在收集大豆籽粒鎘積累定位信息的基礎(chǔ)上，通過參考圖譜分子標(biāo)記比較整合已有的定位信息，進一步在‘中黃24’（籽粒高積累鎘）與‘華夏3號’（籽粒低積累鎘）衍生的（F6：7）重組自交系群體中，對大豆籽粒鎘積累的QTL位點及其分子標(biāo)記進行驗證。結(jié)果表明，在不同群體中定位的籽粒鎘積累2個主效QTL（Cda1和Cd1）位于第9染色體同一區(qū)域；該區(qū)段內(nèi)候選基因GmHMA1的點突變，在籽粒鎘積累不同的‘中黃24’和‘華夏3號’之間是一致的；該位點與‘中黃24’和‘華夏3號’各器官的鎘濃度并無連鎖關(guān)系。研究認(rèn)為，‘中黃24’與‘華夏3號’間籽粒鎘積累差異由其它位點控制，需要利用該重組自交系群體進行全基因組定位。

大豆；鎘；積累；分子標(biāo)記

隨著采礦業(yè)的發(fā)展、含鎘廢水的農(nóng)田灌溉、污泥的農(nóng)業(yè)利用、磷肥的使用及礦區(qū)飄塵的沉降等，鎘等重金屬被大量輸入土壤環(huán)境，鎘污染已成為一個越來越嚴(yán)重的全球性環(huán)境問題［1］。土壤中的鎘通過植物根系容易積累在植物體內(nèi)，但鎘是植物的一種非必需元素，不僅影響植物的生長和發(fā)育，而且通過食物鏈最終影響人類的健康［2-4］。因此有必要選育籽粒低積累鎘的優(yōu)良品種，在輕度、中度污染的土地上生產(chǎn)出符合要求的安全食品［5-6］。

大豆是易積累鎘的作物之一，不僅在同樣土壤上生產(chǎn)的糧食中大豆籽粒中鎘濃度高于其他作物［79］，而且在鎘含量極低的田塊中大豆籽粒中鎘也會超過0.2mg·kg-1的國際標(biāo)準(zhǔn)［10-11］。大量研究表明不同大豆基因型間籽粒鎘積累存在顯著差異［5，1216］，且是受主效基因控制，受環(huán)境影響較?。?4］，因此可以通過遺傳育種手段有效降低籽粒鎘積累。在育種群體中進行選擇關(guān)鍵是指標(biāo)，傳統(tǒng)育種主要依據(jù)表型進行選擇。雖然發(fā)現(xiàn)幼嫩葉子中鎘濃度和成熟籽粒中鎘濃度有極好的相關(guān)性，可將籽粒鎘積累的選擇提前到利用幼葉進行［14，17］，但仍需要利用化學(xué)分析法檢測鎘含量，使得選育籽粒低積累優(yōu)良品種仍是一項費時昂貴的工作。

分子標(biāo)記輔助選擇可在早期世代對單株進行基因型選擇，能很好地滿足鎘積累性狀的選擇需求。開展分子標(biāo)記輔助育種首先要有性狀相關(guān)位點的定位信息，目前大豆籽粒鎘積累相關(guān)位點的定位僅有兩例報道，Jegadeesa［18］利用AC Hime×Westag-97、Leo×Westag-97等2個群體將控制籽粒鎘積累的主效位點Cda1定位在第9號染色體上，可解釋57.3%的表型變異。Benitez［19］利用高積累大豆品種Harosoy與低積累大豆品種Fukuyutaka所衍生的3個不同世代群體將控制籽粒鎘積累的主效位點Cd1定位在第9號染色體上，可解釋82.0%、57.0%、75.0%遺傳變異。在定位的區(qū)域內(nèi)確定GmHMA1／3為候選基因，并利用該基因序列在高積累鎘品種和低積累品種間一個堿基的差異開發(fā)的CAPS標(biāo)記，連鎖分析證明該基因和籽粒鎘積累的完全連鎖［20］。同時發(fā)現(xiàn)高積累品種中表達的是該基因能轉(zhuǎn)運鎘的野生型，而低積累品種中表達的是該基因無轉(zhuǎn)運鎘能力的突變型［20-21］。

開展分子標(biāo)記輔助育種前，有必要驗證定位信息在不同遺傳背景下的效應(yīng)［22］。目前大豆籽粒鎘積累的分子標(biāo)記定位結(jié)果是在加拿大和日本大豆材料中獲得的［18，20］，也只在加拿大的大豆材料中做了分子標(biāo)記驗證［18，20］。雖然中國大豆資源的籽粒鎘積累也存在顯著差異［15-16］，但尚未有利用中國大豆材料定位籽粒鎘積累的報告，也未在中國大豆育種群體中對已定位信息進行驗證。本研究首先整合大豆籽粒鎘積累相關(guān)QTL定位的標(biāo)記信息，然后在‘華夏3號’（中抗、低積累）和‘中黃24’（敏感、高積累）衍生的F6：7重組自交系群體中對已有定位信息進行驗證，為華南地區(qū)大豆籽粒鎘低積累的分子標(biāo)記輔助育種提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

‘中黃24’（鎘敏感、籽粒高積累）和‘華夏3號’（抗鎘、籽粒低積累）及其衍生的168個F6：7代重組自交系（Recombinant inbred lines，RIL）。

1.2 方 法

1.2.1 重組自交系酶切分析 采用SDS法［23］抽提‘中黃24’、‘華夏3號’和168個重組自交系的基因組DNA，根據(jù)文獻［18，20］設(shè)計CAPS標(biāo)記引物（5′-TGACATCGGTATCTCACTGG-3′和5′-ATGACATTCTCAATTAGCTTTC-3′）。利用該引物對，分別以‘中黃24’、‘華夏3號’和168個重組自交系的DNA為模板，進行PCR擴增，擴增產(chǎn)物于37℃用BmrI酶酶切2h，在10%變性聚丙烯酰胺凝膠電泳，然后銀染檢測其DNA帶型。

1.2.2 大豆籽粒鎘積累相關(guān)分子標(biāo)記信息整合

利用Mapchart 2.1軟件將參考文獻［18，20］中用不同作圖群體定位的大豆籽粒鎘積累QTL，通過共有標(biāo)記及其各自標(biāo)記的物理距離進行整合作圖。具體如下：如果某一QTL的分子標(biāo)記為原始圖譜和參考圖譜中的共有標(biāo)記，就直接記錄該標(biāo)記在參考圖譜中的對應(yīng)坐標(biāo)。對于原始圖譜中新開發(fā)標(biāo)記，則根據(jù)其在圖譜上的物理位置將其映射參考圖譜soymap2上，并計算其相對應(yīng)的在參考圖譜的物理距離。

1.2.3 大豆籽粒鎘積累相關(guān)位點兩側(cè)SSR標(biāo)記合成 依據(jù)文獻［18，20］提供的序列信息合成了11對分布在第9染色體控制大豆籽粒鎘積累主效基因Cda1／Cd1兩側(cè)的SSR引物，具體信息見表1。

1.2.4 重組自交系株系的分子標(biāo)記分析 用與大豆籽粒鎘積累主效QTL（Cda1／Cd1）緊密連鎖的11對SSR引物，對168個重組自交系株系逐一檢測，對擴增條帶進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，將各株系在每個位點的帶型和親本比較，與母本‘中黃24’的帶型相同記為1，與父本‘華夏3號’的帶型相同記為3。

1.2.5 材料處理和樣品鎘濃度測定 根據(jù)帶型統(tǒng)計結(jié)果，從群體中選擇該區(qū)域基因型不同的10個株系，采用污染土盆栽。土壤從輕度污染田間采回后，經(jīng)自然風(fēng)干、捶碎、過篩，取樣測定土壤背景值，鎘濃度為1.03mg·kg-1。設(shè)置不加和加鎘2個處理，取回的土壤拌勻裝盆為不加鎘處理，加鎘處理為土壤中添加CdCl2·2.5H2O（分析純，分子量為228.35）拌勻至土壤鎘濃度為15.93mg·kg-1。靜置1周，每盆裝風(fēng)干土7.0kg。選取籽粒飽滿的大豆種子直接播于土壤中，每盆播種9粒，苗出齊后保留生長一致的3株。每處理重復(fù)3次，隨機區(qū)組排列。在大豆生長期間每天以500～700mL自來水澆灌至成熟。

所有品種均在成熟期［24］分別收獲，植株分為根、莖葉、莢殼和籽粒四部分在烘箱中烘干，樣品至恒重后稱重，然后采用硝酸-高氯酸消煮法［25］消煮，用火焰原子吸收分光光度法［26］測定各器官中鎘含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本實驗數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2007（Microsoft Company，USA）進行平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)誤計算及作圖，并使用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行方差分析。

表1 大豆籽粒鎘積累位點Cda1兩側(cè)SSR的引物信息Table 1 SSR primers flanking on Cda1controlling grain cadmium in soybean

2 結(jié)果與分析

2.1 不同株系DNA擴增片段酶切帶型

以‘中黃24’、‘華夏3號’和重組自交系的基因組DNA為底物，用引物（5′-TGACATCGGTATCTCACTGG-3′，5′-ATGACATTCTCAATTAGCTTTC-3′）進行PCR擴增，擴增產(chǎn)物約140～150bp，限制性內(nèi)切酶BmrI完全酶切后都出現(xiàn)了2條帶，產(chǎn)生一條大小為120bp帶（圖1）。結(jié)果表明，‘中黃24’（籽粒高積累品種）、‘華夏3號’（籽粒低積累品種）及其重組自交系，擴增產(chǎn)物為140～150bp大小且均能被限制性內(nèi)切酶BmrI酶切成120bp片段，與Benitez等［20］的擴增片段和酶切片段大小均不同。表明‘華夏3號’和‘中黃24’基因組中該位點基因GmHMA1／3均是突變型。

2.2 大豆籽粒鎘積累相關(guān)分子標(biāo)記信息整合

圖1 部分株系的DNA擴增片段酶切結(jié)果ZH24.中黃24；HX3.華夏3號；30、32-2、44、48、67、129、148、161、185、198是‘中黃24’與‘華夏3號’的部分重組自交系；A.擴增片段；D.酶切片段。Fig.1 Patterns of DNA amplified fragments and digested by enzyme from partial RILs ZH24.Zhonghuang24；HX3.Huaxia3；30，32-2，44，48，67，129，148，161，185，198，are partial RILs derived from Zhonghuang24and Huaxia3；A.Amplified fragments；D.Digested fragments

不同研究組的科學(xué)家分別將大豆籽粒鎘積累相關(guān)的QTLs定位在第9號染色體上，分別命名為Cd1和Cda1，Cda1與分子標(biāo)記satk138、satk139、satk140、sack149、saatk150緊密連鎖［18］，Cd1與分子標(biāo)記Gm09：4770663、Gm09：4790483緊密連鎖［19］。通過原始圖譜與參考圖譜中的共有標(biāo)記和物理距離進行整合，得到大豆籽粒鎘積累相關(guān)性狀QTL一致性圖譜（圖2）。從圖2中發(fā)現(xiàn)2個研究組分別定位的控制大豆籽粒鎘積累的QTL均位于大豆第9號染色體上引物Satk113與SatK75之間，定位區(qū)間有重疊，因此認(rèn)為2個研究組定位的是同一個位點，記為Cda1。

2.3 Cda1附近分子標(biāo)記對重組自交系的基因型分析

根據(jù)整合圖譜，確定Cda1兩側(cè)緊密連鎖的SSR引物根據(jù)染色體上的位置依次是Satk113、Satk122、Satk135、Satk139、Satk140、Sack149、Saatk150、Saatk155、Satk157、Satk58、Satk75（圖2）。利用這些分子標(biāo)記對‘中黃24’和‘華夏3號’衍生的F6：7重組自交系進行基因型分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在168個重組自交系中有71個株系該區(qū)段內(nèi)的分子標(biāo)記帶型完全和‘中黃24’一樣，67個株系該區(qū)段內(nèi)的分子標(biāo)記帶型完全和‘華夏3號’一致，但有30個株系在該區(qū)段內(nèi)發(fā)生了交換。

圖2 大豆第9號染色體上Cda1／Cd1位點附近分子標(biāo)記整合圖Fig.2 Synthetic map of molecular markers around Cda1on Chr 9

表2 ‘中黃24’ב華夏3號’的重組自交系部分株系的基因型信息Table 2 Genotypes of partial RILs derived from‘Zhonghuang24’בHuaxia3’

根據(jù)分子標(biāo)記分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，株系67和44在分子標(biāo)記Satk157至Satk58間發(fā)生了交換，分子標(biāo)記Satk113至Satk157區(qū)間和‘中黃24’一樣；株系198在分子標(biāo)記Saatk150和Satk58之間發(fā)生了雙交換，而兩側(cè)標(biāo)記和‘中黃24’一樣；株系185和32-2在分子標(biāo)記Satk122至Satk135間發(fā)生了交換，在分子標(biāo)記Satk135至Satk75和‘中黃24’一樣。因此將Satk135到Saatk155區(qū)間與‘中黃24’分子標(biāo)記一樣的株系67、44、198、185、32-2均記為‘中黃24’基因型P1（表2）。

根據(jù)分子標(biāo)記分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，株系148在分子標(biāo)記Satk157至Satk58間發(fā)生單交換，分子標(biāo)記Satk113至Satk157間和‘華夏3號’一樣；株系48在分子標(biāo)記Satk113至Satk122間發(fā)生交換，同時在分子標(biāo)記Saatk155至Satk58間發(fā)生雙交換，在分子標(biāo)記Satk122至Saatk155間和‘華夏3號’一樣；株系129在分子標(biāo)記Satk122至Satk135間發(fā)生交換，分子標(biāo)記Satk135至Satk75間和‘華夏3號’一樣；株系161在分子標(biāo)記Satk122至Satk135間、Satk157至Satk58間均發(fā)生交換；株系30在分子標(biāo)記Satk122至Satk157間發(fā)生雙交換，在分子標(biāo)記Satk135至Saatk155間和‘華夏3號’一樣。因此將在分子標(biāo)記Satk135至Saatk155間與‘華夏3號’一樣的株系148、48、129、161、30均記為‘華夏3號’基因型P2（表2）。

2.4 部分重組自交系各器官中鎘濃度差異

2.4.1 籽粒中鎘濃度差異 在不加鎘的土種植時，‘中黃24’籽粒鎘濃度是0.33mg·kg-1，具‘中黃24’基因型的5個株系（67、44、198、185和32-2）中株系198籽粒鎘濃度最高為0.30mg·kg-1，而株系185最低為0.15mg·kg-1，平均為0.23mg· kg-1；‘華夏3號’籽粒鎘濃度為0.17mg·kg-1，具‘華夏3號’基因型的5個株系（148、48、129、161和30）中株系148和30的籽粒鎘濃度最低為0.15 mg·kg-1，而株系161的籽粒鎘濃度最高為0.27 mg·kg-1，平均為0.19mg·kg-1（圖3，A）。在加鎘的土種植時，‘中黃24’籽粒鎘濃度為13.36mg· kg-1，具‘中黃24’基因型5個株系中株系44的籽粒鎘濃度最高為9.70mg·kg-1，而株系67的籽粒鎘濃度最低為8.09mg·kg-1，平均為8.92mg· kg-1；‘華夏3號’籽粒鎘濃度為5.47mg·kg-1，具‘華夏3號’基因型5個株系中株系48的籽粒鎘濃度最高為9.78mg·kg-1，而株系30的籽粒鎘濃度最低為4.05mg·kg-1，平均7.54mg·kg-1；（圖3，B）。結(jié)果表明，在2種鎘濃度的土壤中具‘中黃24’基因型株系的籽粒鎘濃度平均值高于‘華夏3號’基因型株系，但株系的籽粒鎘濃度均不能明確依分子標(biāo)記基因型分組（圖3），表明Cda1位點并不是‘中黃24’和‘華夏3號’間籽粒鎘積累差異的主效QTL。

比較親本和重組自交系在高鎘和低鎘土壤中的表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，‘中黃24’籽粒中鎘濃度均是最高，而‘華夏3號’籽粒中鎘濃度只是在低鎘土壤中最低。一些重組自交系在高、低鎘濃度土壤中表現(xiàn)不同，如株系185和148的籽粒鎘濃度在低鎘土壤中與‘華夏3號’無顯著差異，但在高鎘土壤中顯著高于‘華夏3號’，而株系30在2個土壤中籽粒鎘濃度均較低。這一結(jié)果表明，大豆在不同鎘濃度脅迫下籽粒積累可能存在不同的機制。

2.4.2 莢殼中鎘濃度差異 在不加鎘土壤中種植時，‘中黃24’莢殼中鎘濃度為0.26mg·kg-1，具有‘中黃24’基因型的5個株系中株系198鎘濃度最高為0.71mg·kg-1，而株系32-2最低為0.26 mg·kg-1，平均為0.45mg·kg-1；‘華夏3號’莢殼鎘濃度為0.56mg·kg-1，具有‘華夏3號’基因型的5個株系中株系161和30的莢殼鎘濃度最高為0.42mg·kg-1，而株系148最低為0.27mg· kg-1，平均為0.35mg·kg-1（圖4，A）。在加鎘的土壤中種植時，‘中黃24’莢殼鎘濃度為14.93mg· kg-1，具有‘中黃24’基因型的5個株系中株系44的莢殼鎘濃度最高為17.11mg·kg-1，而株系67最低為9.29mg·kg-1，平均為14.89mg·kg-1；‘華夏3號’莢殼的鎘濃度為9.69mg·kg-1，具有‘華夏3號’基因型的5個株系中株系129莢殼鎘濃度最高為12.59mg·kg-1，而株系30最低為8.37 mg·kg-1，平均為10.83mg·kg-1（圖4，B）。雖然不同株系間莢殼鎘濃度達到顯著差異，但在兩種濃度鎘的土壤中各株系的莢殼鎘濃度與分子標(biāo)記基因型推測結(jié)果并不吻合，表明Cda1不是莢殼鎘積累的主效位點。

圖4 在不加鎘（A）和加鎘（B）土壤中部分株系豆莢殼的鎘濃度Fig.4 Cd concentrations in pod hull of partial NIL lines in background（A）and added Cd soil（B）

比較親本和重組自交系在不同鎘濃度土中表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，‘華夏3號’莢殼鎘濃度在低鎘土壤中比‘中黃24’高，但在高鎘土壤中比‘中黃24’低；株系32-2在低鎘土壤中莢殼鎘濃度較低，但在高鎘土壤中莢殼鎘濃度較高；株系198在兩種鎘濃度土壤中豆莢殼鎘濃度都相對較高。這一結(jié)果表明這些系中控制莢殼鎘積累的相關(guān)基因不同。

2.4.3 莖葉中鎘濃度差異 在不加鎘的土壤中種植時，‘中黃24’莖葉鎘濃度為1.41mg·kg-1，具有‘中黃24’基因型的株系中株系198的莖葉鎘濃度最高為1.85mg·kg-1，而株系67最低為0.82 mg·kg-1，平均為1.16mg·kg-1；‘華夏3號’莖葉鎘濃度為0.98mg·kg-1，具有‘華夏3號’基因型的5個株系中株系30的莖葉鎘濃度最高為1.21 mg·kg-1，而株系48最低為0.60mg·kg-1，平均為0.74mg·kg-1（圖5，A）。在加鎘的土壤中種植時，‘中黃24’莖葉鎘濃度為44.26mg·kg-1，具有‘中黃24’基因型的5個株系中株系198最高為62.09mg·kg-1，而株系185最低為31.59mg· kg-1，平均為45.34mg·kg-1；‘華夏3號’莖葉鎘濃度為19.40mg·kg-1，具有‘華夏3號’基因型的5個株系中株系161最高為51.00mg·kg-1，而株系148最低為27.26mg·kg-1，平均為34.10mg ·kg-1（圖5，B）。雖然具有‘中黃24’基因型的株系平均莖葉鎘濃度略高于具有‘華夏3號’基因型，但兩組材料并不能明顯分組，與分子標(biāo)記基因型結(jié)果并不吻合，因此認(rèn)為Cda1位點不能解釋‘中黃24’和‘華夏3號’莖葉鎘濃度量的差異。

圖5 在不加鎘（A）和加鎘（B）土壤中各株系莖葉鎘濃度的差異Fig.5 Cd concentrations in leaves of partial NIL lines in background（A）and added Cd soil（B）

比較親本和重組自交系在不同鎘濃度土中表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，‘華夏3號’和株系67在低鎘土壤中莖葉鎘濃度中等，而在高鎘土壤中‘華夏3號’最低的，株系67卻相對較高，‘中黃24’和株系198在兩種土壤中表現(xiàn)較為一致，株系198在兩種土壤中莖葉鎘濃度都是最高的。結(jié)果表明在不同鎘水平下這些株系中莖葉鎘積累的機制不相同。

2.4.4 根系鎘濃度差異 在不加鎘的土壤中種植時，‘中黃24’根系的鎘濃度為0.71mg·kg-1，具有‘中黃24’基因型的5個株系中株系44根系鎘濃度最高為0.92mg·kg-1，而株系32-2最低為0.71 mg·kg-1，平均為0.84mg·kg-1；‘華夏3號’根系鎘濃度為0.92mg·kg-1，具有‘華夏3號’基因型的5個株系中株系48根系鎘濃度最高為1.01 mg·kg-1，而株系30最低為0.68mg·kg-1，平均為0.87mg·kg-1（圖6，A）。在加鎘土壤中種植時，‘中黃24’根系鎘濃度為106.25mg·kg-1，具有‘中黃24’基因型的5個株系中株系198最高為105.24mg·kg-1，而株系185最低為43.23mg· kg-1，平均為81.04mg·kg-1；‘華夏3號’根系鎘濃度為51.24mg·kg-1高，具有‘華夏3號’基因型的5個株系中株系48最高為136.28mg·kg-1，而株系30最低為32.85mg·kg-1，平均為85.97 mg·kg-1（圖6，B）。依據(jù)兩組株系的根系鎘濃度與分子標(biāo)記基因型結(jié)果并不吻合，表明Cda1與根系鎘濃度沒關(guān)系。

所有器官中根系的鎘濃度最高，在高鎘土壤中根系鎘濃度是籽粒的5～18倍。各株系在低鎘土壤中根系鎘濃度最高1.01mg·kg-1，最低0.68 mg·kg-1，相差0.33mg·kg-1，但高鎘土壤中最高136.3mg·kg-1，最低32.85mg·kg-1，相差103.45mg·kg-1。在低鎘土壤中，‘中黃24’與‘華夏3號’根系鎘濃度無差異，但在高鎘土壤中‘中黃24’顯著地高于‘華夏3號’。重組自交系表現(xiàn)各不同，具有‘華夏3號’基因型的株系48和株系161在高、低鎘土壤中根系鎘濃度均是最高，而具有‘華夏3號’基因型的株系30在高、低鎘土壤中均是最低；具有‘中黃24’基因型的株系185和具有‘華夏3號’基因型的株系129在低鎘土壤和高鎘土壤中表現(xiàn)不同。這些結(jié)果進一步表明這些系中根系鎘積累的基因各不相同。

圖6 在不加鎘（A）和加鎘（B）土壤中各株系根系鎘濃度的差異Fig.6 Cd concentrations in roots of partial NIL lines in background（A）and added Cd soil（B）

3 討 論

大豆籽粒鎘積累存在著顯著的基因型差異［4，1214］，是受主效基因控制，受環(huán)境影響較?。?4］。Jegadeesan［18］和Benitez［19-20］利用不同的群體分別將控制籽粒鎘積累的主效位點Cda1和Cd1定位在第9號染色體上。本研究通過將兩個研究組定位的分子標(biāo)記和大豆公共圖譜進行了比較，發(fā)現(xiàn)2個定位結(jié)果均位于第9號染色體的引物Satk113與SatK75區(qū)間。在由‘中黃24’ב華夏3號’衍生的F6：7重組自交系群體中對該位點進行了驗證，發(fā)現(xiàn)具有‘中黃24’基因型的株系和具有‘華夏3號’基因型的株系各器官鎘濃度與依據(jù)分子標(biāo)記基因型推測的結(jié)果不一致。因此認(rèn)為基因Cda1并不是決定‘中黃24’和‘華夏3號’各器官鎘積累差異的主效位點，另有新的未知位點決定‘中黃24’和‘華夏3號’間籽粒鎘積累差異。

利用雙親本遺傳群體進行定位時，受遺傳背景、群體性質(zhì)等因素的影響，通常會得到不同的結(jié)果［22］。Jegadeesan［18］定位大豆籽粒鎘積累主效位點Cda1時群體是由3個加拿大的品種衍生的，而Benitez［19-20］進行定位研究中高積累親本Harosoy也來自加拿大，因此定位區(qū)間相同。而本研究用于驗證的F6：7重組自交系群體是由中國大豆品種‘中黃24’和‘華夏3號’雜交衍生的，出現(xiàn)與已有位點不同的新位點。同時發(fā)現(xiàn)株系30在高鎘土壤中籽粒鎘積累遠(yuǎn)低于‘華夏3號’，出現(xiàn)超親分離的現(xiàn)象，表明大豆‘中黃24’和‘華夏3號’鎘積累是由多個基因決定的。在擬南芥、水稻中發(fā)現(xiàn)鎘積累是由多個基因控制［27-28］。水稻籽粒鎘積累的QTL分別在在第3、4、6、7、8、11染色體上定位到了1個與糙米鎘積累能力相關(guān)的基因［29］，其中第11染色體多次出現(xiàn)，而第7染色體主效QTL在3個不同背景材料中定位［30-32］，并被克隆命名為OsHMA3［33-35］。因此，有必要利用‘中黃24’和‘華夏3號’的重組自交系群體來進一步進行全基因組定位，尋找與積累相關(guān)的QTL位點，才能在中國開展大豆的鎘低積累分子育種。同時認(rèn)為通過幼嫩葉子中鎘濃度來判斷成熟籽粒中鎘濃度的方法［14，17］并不可靠，且在做鎘抗性和積累篩選時要考慮濃度的選擇。

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（編輯：宋亞珍）

Integration and Valuation of QTLs Controlling Cadmium Accumulation in Soybean Grains

DENG Xiaojuan，ZHAO Yunyun，QIU Daidai，SHANG Ruixin，WANG Peng，WAN Haibo，CHEN Ke，QUE Xiangxiang，YANG Cunyi＊
（Guangdong Provincial Key Laboratory of Plant Molecular Breeding；Sub-center of National Soybean Improvement Center；College of Agriculture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China）

In this study，we integrated the mapping information based on collecting of positioning information about QTLs related to cadmium accumulation in soybean grains.Then the recombinant inbred line（RIL）population（F6：7）derived from‘Zhonghuang24（ZH24）’and‘Huaxia3（HX3）’were used to validate one major QTL Cda1／Cd1which controlled the cadmium accumulation in soybean grain.The results showed that the major QTL Cda1／Cd1，which were mapped by two groups，actually located in the same fragment on chromosome 9.The point mutation in GmHMA1，that one of the candidate gene for Cda1，was similar in ZH24and HX3.The Cda1was not linked with the differences of cadmium concentration in various organs between ZH24and HX3.The findings indicated that there were other new QTLs controlling the difference of cadmium accumulation in grain between ZH24and HX3.It is necessary to make genome-wide scanning and identification in future.

soybean；cadmium；accumulation；molecular markers

Q789；Q948.116

A

10.7606／j.issn.1000-4025.2015.07.1394

1000-4025（2015）07-1394-09

2015-03-27；修改稿收到日期：2015-05-25

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（2012AA101106）、廣東省農(nóng)業(yè)科技項目（2013B020301）、國家自然科學(xué)基金（31271745）。

鄧小娟（1990-），女，碩士，研究方向為大豆分子育種。E-mail：scau_dxj＠163.com

＊通信作者：楊存義（1966-），男，博士，副教授。主要從事植物營養(yǎng)性狀遺傳學(xué)與改良研究。E-mail：ycy＠scau.edu.cn