客户文献|客户再发大豆遗传图谱高水平文章

助力客户完成阳离子扩散促进剂GmCDF1调节大豆的耐盐性相关研究，该文章成功发表于物种遗传学高分杂志PLOS Genetics（IF=5.540）。

盐胁迫是影响植物代谢、生长和发育的主要非生物因子之一。土壤盐分严重威胁着大豆[Glycine max(L.)Merr.]的生长发育，种子萌发是大豆生长周期的关键阶段。因此，了解萌发阶段耐盐性的遗传机制对于提高萌发期大豆的耐盐性非常重要。

该研究利用184个重组自交系(RIL)群体来定位与耐盐相关的QTL。

与大豆萌发阶段耐盐相关的一个主要 QTL (qST-8)与 sat_162密切相关,并在8号染色体上检测到。有趣的是，全基因组关联分析（GWAS）鉴定出的在8号染色体上的同一遗传区域SNP与耐盐性显著相关。利用重测序、生物信息学和基因表达分析来鉴定候选基因Glyma.08g102000，属于阳高子扩散促进子（CDF）家族，命名为GmCDF1（下表和下图）。

通过结合连锁作图，GWAS和重测序的分析鉴定GmCDF1。（A）qST-8（与染色体8上的耐盐性相关的QTL）在所有四年收集的184个重组近交系（RIL）的样品中鉴定，并通过连锁作图定位于标记BE82014和AW132402之间的间隔。（B）通过GWAS将该QTL进一步缩小至染色体8上的SNP AX-94047897和AX-93634504之间的560kb的区域。（C）重测序以检测位于RIL群体的两个亲本Kefeng No.1和Nannong 1138-2之间的（B）中鉴定的区域内的不同基因。

全基因组关联分析（GWAS）检测三个环境中与大豆耐盐性相关的SNP，这些SNP位于染色体1,8,11,13,14,15,16,18和19上，表明大豆在萌发阶段的耐盐性受多个基因控制。此外，我们发现18个重要SNP位于8号染色体上，形成AX-93912074和AX-93634504 SNP簇。该簇位于qST-8中，通过之前在四个环境中的连锁作图进行鉴定，表明该簇对于大豆萌发期的耐盐性和耐盐性候选基因至关重要。

在三种环境（E1，E2和E3）中ST-IR，ST-GI，ST-GP和ST-GR的GWAS结果的曼哈顿图。从顶部到底部的三行分别显示了E1，E2和E3中四个耐盐指数的GWAS结果的曼哈顿图。红线表示显着性阈值（-log10（P）= 5.32），蓝线表示提示性阈值（-log10（P）= 4.5）。横坐标轴显示大豆的染色体为1至20。

Glyma.08g102000编码817个氨基酸的蛋白质，长度为2457bp，是CDF家族的成员（命名为GmCDF1）。系统发育分析表明Glyma.08g102000与AtMTP12之间存在密切关系。研究发现，水稻中GmCDF1的两个同源基因Os08g32650和Os01g03914对盐胁迫有反应，这两个基因在两个耐盐突变体系中的表达水平低于敏感野生型。这些结果表明GmCDF1可能编码阳离子扩散促进剂并对盐胁迫作出反应。

在正常或盐胁迫条件下6个大豆栽培种的萌发和GmCDF1的表达。（A）耐盐大豆品种（Kefeng No.1，NJAU_C051和NJAU_C204）在盐胁迫下表现优于盐敏感品种（Nannong 1138-2，NJAU_C071和NJAU_C136）。（B）盐敏感大豆栽培品种（Nannong 1138-2，NJAU_C071和NJAU_C136）的ST-GR值低于耐盐栽培品种（Kefeng No.1，NJAU_C051和NJAU_C204）的ST-GR值。（C）用150mM NaCl处理24h，48h，72h和96h后，大豆品种（Kefeng No.1，NJAU_C051，NJAU_C204，Nannong1138-2，NJAU_C071和NJAU_C136）中GmCDF1的表达。

0mM NaCl下，转基因大豆的发根与对照组之间没有明显差异，表明GmCDF1的过表达或沉默对正常条件下大豆毛状根的生长几乎没有影响（下图A）。然而，在暴露于75mM NaCl 4天后，转基因植物和对照组之间观察到明显的差异。GmCDF1-OE植物对盐胁迫表现出更高的敏感性。这些实验结果表明GmCDF1过表达和沉默负调节大豆的耐盐性。

大豆毛状根的转化和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）分析证实，GmCDF1通过维持大豆中的Na +和K +离子稳态来负调节盐耐受性。在此我们就有疑问，GmCDF1基因有什么特殊结构？它的耐盐机制是什么呢？

研究人员对GmCDF1进行了测序，大约4.6kb。31个大豆分析鉴定了11个indel和15个SNP，表现出很强的连锁不平衡（LD）并且可以形成三个LD区段（下图A）。此外，基于GmCDF1的关联分析以研究GmCDF1的等位基因变异与耐盐性之间的关系。结果显示只有两个SNP与ST-GR显着相关。31个大豆基因型被分类为10个单倍型（Hap1-Hap10）（下图B）。Hap1对盐胁迫的敏感性高于Hap2。所有这些结果表明，GmCDF1的表达可以部分解释大豆耐盐性的表型变异。