黄淮海和南方地区大豆品种豆腐与豆乳得率的变异、遗传及基因定位的研究

【摘要】： 豆腐和豆乳历来是中国的传统食品，植物蛋白质营养的主要来源。近年来，美国的大豆食品以10％的速度递增，其中豆腐和豆乳每年消费量增长15％。前人研究表明大豆地方品种间豆腐产量存在显著遗传差异，而且黄淮海和南方来源品种豆腐产量的变异均较大，南方品种的平均数显著大于黄淮海品种平均数，并且从大豆地方品种中筛选适合于加工生产豆腐的特异种质是可能的。由于豆腐和豆乳生产正向现代化、规模化发展，迫切需要高豆腐和高豆乳得率的专用品种，以大量供应优质高产原料。本研究在改进大批量小样品豆腐与豆乳得率实验室定量分析技术的基础上，对关内黄淮海和南方地区的育成品种和部分优良地方品种进行得率鉴定，期望从中优选出一些育成的高产品种，推荐作为批量生产的专用原料品种，并从中优选出一些优异种质，推荐作为进一步遗传改良的亲本材料；分析豆腐和豆乳得率的遗传机制；进行QTLs定位，筛选与干豆腐、湿豆腐和干豆乳得率紧密连锁的分子标记，发掘优异资源，为高得率豆腐与豆乳育种提供指导。 2005年夏，从国家大豆改良中心种质库中按黄淮海和南方地区不同育成时间抽取具有代表性的材料176份，其中126份育成品种，16份品系，34份地方品种。这些地方品种是育成品种的主要祖先亲本。研究豆腐和豆乳得率的变异，并以干豆腐、湿豆腐和干豆乳得率分别高于平均数10％作为优良种质的标准，为多地确定品种适于豆腐和豆乳加工用，并为豆腐和豆乳育种寻找优异种质。结果表明：(1)关内黄淮海和南方地区100g大豆干基可得干豆腐、湿豆腐、干豆乳分别约45.60～73.53g、368.74～622.14g和58.05～83.33g，最高值高于平均31.14％、17.33％和17.71％，总体上变异是丰富的。黄淮海和南方地区品种得率低端接近，高得率品种南方多于黄淮海地区；育成品种高得率材料在夏播类型中较多；1995年后育成品种高得率品种数与1995年前数十年的相仿；(2)遴选出29份特异种质，并且南方材料多于黄淮海地区，分别有17和12份。其中南农菜豆5号、南农菜豆1号和湘春豆16等3份“三高”种质均来自南方。 利用国家大豆改良中心提供的苏88-M21×新沂小黑豆衍生的176个重组自交家系(NJRISX)及其亲本为材料，经2005和2006两年试验，用主基因+多基因混合遗传模型分析大豆干豆腐、湿豆腐和干豆乳得率的遗传机制。RIL群体干豆腐、湿豆腐和干豆乳得率的变幅分别为44.31～66.48、330.42～509.56和56.34～77.00 g／100 g，大幅度的超亲分离说明三性状增效基因位点可能分散在不同亲本。遗传分析结果表明，干豆腐和干豆乳得率两年平均值分别属于D-0和D-1模型，均属于1对主基因加多基因遗传，主基因遗传率分别为52.63％和51.88％，多基因遗传率为8.32％和24.63％；湿豆腐得率两年平均属于E-1-9模型，即属于2对非连锁主基因加多基因遗传，主基因遗传率为53.29％，多基因遗传率为25.76％。相关分析结果表明，2年三性状间相关达到极显著，但相关系数并不太高，2005年干豆腐与湿豆腐、干豆乳得率为0.62、0.73，湿豆腐与干豆乳得率为0.49；2006年干豆腐与湿豆腐、干豆乳得率为0.67、0.51，湿豆腐与干豆乳得率为0.58。 在遗传分析的基础上，开展了大豆豆腐和豆乳得率QTL定位研究。以由176个家系组成的苏88-M21×新沂小黑豆重组自交系群体NJRISX为材料，通过MAPMAKER3.0构建了包含131个SSR标记、24个连锁群的遗传图谱，覆盖大豆基因组2044.6 cM，标记平均间距为15.6 cM。应用软件Win QTL Cartographer Version2.5复合区间作图法(CIM)和多区间作图法(MIM)检测干豆腐、湿豆腐和干豆乳得率的QTL。CIM和MIM检测的QTL结果显示，在A2连锁群的Satt424～Sat_162区间检测到控制干豆腐和干豆乳得率的主效QTL各1个，qODT-A2-1可以解释15.7％～28.2％的表型变异，qODS-A2-1可以解释30.0％～34.8％的表型变异。检测到2个控制湿豆腐得率的主效QTL，qOWT-A2-1位于A2连锁群的Satt424～Sat_162区间，可以解释20.7％～30.7％的表型变异，qOWT-L位于L连锁群的Satt481～Sat_397区间，可以解释19.0％～27.4％的表型变异。本研究干豆腐、干豆乳与湿豆腐得率的QTL定位结果与分离分析所获的主基因数、主基因的贡献率、主基因和多基因的相对贡献基本上可以相互验证，育种中要兼顾主基因和多基因的利用。 本研究对大豆豆腐和豆乳得率遗传机制的研究仍为初步结果，定位结果与前人的结果有一定的差异，相关基因的确切数目和精细定位尚未可知，有必要继续开展进一步的深入研究。优选出一批用于豆腐和豆乳生产的高产品种，尚未与生产实际相联系。