为解析大豆R6期籽粒氨基酸含量的遗传机制,本研究利用264份大豆种质资源材料在2020年和2021年测定了与菜用大豆食味品质相关的精氨酸、丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸含量,并进行全基因组关联分析(GWAS)。结果表明,2年共检测到89个与大豆R6期籽粒4种氨基酸含量显著关联的SNP位点,其中有5个标记能同时被2年或2个性状重复检测到,分别为S03_40647948(Chr.3)、S05_2727464(Chr.5)、S10_4122977(Chr.10)、S17_34559022(Chr.17)和S19_48541685(Chr.19),单个位点可以解释11.25%~28.19%的表型变异解,其中Chr.17上的标记S17_34559022在2020年和2021年被共同检测到与谷氨酸含量显著关联,属稳定遗传的位点。共挖掘出9个候选基因,其中ZIP蛋白(zinc finger family protein)、转录因子bHLH(bHLH DNA-binding superfamily protein)、生长素反应蛋白家族(auxin-responsive protein family)和天冬氨酸蛋白酶家族蛋白(aspartyl protease family protein),可能是影响菜用大豆氨基酸代谢的重要基因。本研究挖掘到的5个氨基酸含量主效SNP位点和9个候选基因,有助于解析大豆R6期籽粒氨基酸含量的遗传基础及其调控机制,为菜用大豆食味品质遗传改良奠定了基础。
通过对不同异黄酮含量品种大豆的转录组测序分析,发现GmNAC011基因在不同品种间的表达量存在显著差异。为了研究该基因的功能,根据大豆基因组序列设计引物,从大豆根系中克隆到GmNAC011基因完整的开放性阅读框(ORF)(Opening reading frame)序列,通过生物信息学对该序列进行分析,结果显示:该基因编码268个氨基酸,蛋白质分子量为31 k Da,理论等电点为8.3。进化树分析发现该蛋白与GmNAC2亲缘关系较近,属于NAC转录因子ATAF1亚家族。通过RT-PCR的方法分析了GmNAC011基因与异黄酮合酶基因GmIFS2在不同组织中的表达模式,结果显示GmNAC011与GmIFS2呈现相似的表达趋势,均为在花中表达量相对较低,而在根、茎、叶和荚中的表达量较高;通过酵母单杂交实验发现GmNAC011可以与GmIFS2基因启动子中的"CGTG"基序结合,这些结果说明了GmNAC011基因参与调控GmIFS2基因的表达,进而可以调控异黄酮的合成。
