野生和栽培大豆间差异表达蛋白及其基因单核苷酸多态性

More than 120 representative materials including at least 40 samples for each of the wild soybean (Glycine soja), local and breeding soybean varieties (Glycine max) are selected for the experiments in this project. Two-dimensional electrophoresis profiles from different tissues at different growth stages for the wild soybean, local and breeding soybean varieties will be systematically analyzed by proteomic techniques and methods. We put emphasis on characterizing the differentially expressed proteins among wild soybean, local and breeding soybean varieties, analyzing polymorphisms of the DNA sequences corresponding to the differentially expressed proteins, revealing the change rules for the differentially expressed proteins and their corresponding genes during the process of domestication and breeding, and discovering the putative functions of these proteins or genes. Our aim is to search out the proteins and genes related to domestication and breeding of soybean. The results obtained herein provide foundations for us to understand the molecular process and mechanisms of domestication and breeding and excavate the key genes controlling the important agronomic and economic traits.

本项目选择有代表性的野生大豆(Glycine soja)、栽培大豆(Glycine max)地方品种和育成品种各至少40份共120份以上材料，采用蛋白质组学技术和方法系统分析野生大豆、栽培大豆地方品种和育成品种等三个不同进化程度的大豆群体在不同生育时期、不同器官组织的蛋白质双向电泳图谱，着重研究野生大豆、栽培大豆地方品种和育成品种之间的差异表达蛋白以及编码这些差异表达蛋白基因的DNA序列多态性，揭示这些差异表达蛋白和差异表达蛋白基因在大豆驯化和育种过程中的变化规律及可能的作用。旨在寻找大豆驯化、育种相关蛋白和相关基因，为进一步阐明大豆驯化和育种的分子过程与机理，挖掘控制大豆重要农艺性状和经济性状的关键基因，提供必要的研究基础。

分子育种是提高大豆产量和品质的有效手段。多基因协同变化使大豆表型发生复杂变化显著改良了栽培大豆的经济性状与农艺性状。本研究从比较大豆野生群体、地方群体和育成群体各组织器官的蛋白组、转录组和基因组的差异入手，筛选驯化和育种中可能受到人工选择、与重要经济性状和农艺性状有关的功能基因，主要结果如下：.1、根据不同地理来源、不同生态型挑选野生大豆、栽培大豆地方品种和育成品种各40份左右共120份左右，采用双向电泳技术对大豆野生群体、地方群体、育成群体的幼荚、胚芽、顶芽、根尖等组织器官的蛋白质组进行比较，质谱鉴定出差异表达蛋白112个，这些蛋白质很多与蛋白质合成及空间结构折叠、光合作用、糖代谢等有关。.2、从120份材料中精选野生大豆7份，地方品种6份，比较受精后13天幼小豆粒的转录组，获得400百万长度为151碱基对的双末端读长，13份材料的测序深度在75-137倍之间，从获得了表达量数据的32262个基因中，筛选出野生群体和地方群体间表达量存在显著差异的基因520个。.3、从120份材料中精选野生大豆、栽培大豆地方品种和育成品种各20份共60份，采用测序技术从624个基因(包括217个差异表达蛋白可能编码基因)中获得356100bp的DNA序列，找到2774个SNP，分析表明大豆驯化和育种过程中遗传多样性持续下降，驯化下降的幅度明显高于育种，采用Tajima’s D、Fu and Li’ s D*、Fu and Li’ s F*等中性检验，筛选到地方、育成群体中显著偏离中性模型的基因78个。对大豆有限生长习性基因Dt1在野生大豆和育成大豆遗传结构的差异研究表明，大豆有限生长习性的适应性过程是由软选择性清除（Soft Selective Sweeps）机制介导的，我们推测软选择性清除机制可能是大豆适应性进化的一个重要的模式。.本研究通过对野生和栽培大豆蛋白质组、转录组和基因组的比较获得了777个在其中某个组中存在显著差异的基因，为进一步了解大豆驯化和育种的分子过程与机理，发掘可用于分子育种的功能基因，提供了必要的研究基础。