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大豆苗期耐低磷相关性状的全基因组关联分析的开题报告
摘要
大豆苗期耐低磷是影响大豆生长和产量的关键因素之一。本研究旨在通过全基因组关联分析，探究大豆苗期耐低磷相关性状的基因组学基础。我们将使用近纯系群体进行研究，深度测序其全基因组，并对其进行苗期低磷相关性状表型测定。最终，我们将使用复杂基因组分析和合适的遗传模型进行全基因组关联分析，并鉴定相关性状的候选基因。本研究有望为大豆耐低磷育种和生产提供重要参考。
关键词：大豆；耐低磷；全基因组关联分析；基因组学基础；复杂基因组分析
引言
磷是大豆生长和发育的必需元素之一，然而，当磷含量过低时，会影响大豆的生长和产量。低磷逆境是影响大豆根系生长和干物质积累的关键因素之一（Lynchetal.,1995）。因此，对大豆耐低磷相关性状进行全基因组关联分析，可为大豆耐低磷育种和生产提供重要的指导意义。
全基因组关联分析是一种被广泛应用于解析重要性状的遗传基础的方法。该方法可以通过分析基因型和表型之间的关系，来鉴定与该性状相关的位点。这些位点位于编码该性状的基因或调控该基因的区域，并与该性状的遗传变异有关（Manolioetal.,2009）。
近年来，大豆基因组测序的发展，使得对大豆耐低磷相关性状的全基因组关联分析成为可能。许多研究已经利用全基因组关联分析鉴定了与大豆低磷耐受力和吸收相关的基因和信号途径（Wangetal.,2013；Lietal.,2016）。然而，需要注意的是，大豆是一种含有复杂基因组的作物，其基因型多样性较高。因此，进行全基因组关联分析时需要考虑多种复杂基因组因素，如亲缘关系、种群分化和基因型环境相互作用（Flint-Garciaetal.,2003）。
本研究旨在通过全基因组关联分析，探究大豆苗期耐低磷相关性状的基因组学基础。我们将使用近纯系群体进行研究，深度测序其全基因组，并对其进行苗期低磷相关性状表型测定。最终，我们将使用复杂基因组分析和合适的遗传模型进行全基因组关联分析，并鉴定相关性状的候选基因。本研究有望为大豆耐低磷育种和生产提供重要参考。
材料与方法
1.材料
我们将选择一个具有较低遗传多样性的大豆近纯系群体作为研究材料。该群体包括200个个体，并且已经过多年的自交和背交，并进行了基因型测定。该近纯系群体将作为研究材料进行全基因组关联分析。
2.表型测定
为了测定大豆苗期低磷相关性状，我们将在营养液中培养该近纯系群体。营养液的组成为：K2SO4（0.75mM）、MgSO4·7H2O（0.5mM）、CaCl2·2H2O（0.5mM）、Fe-EDTA（10μMM）、H3BO3（2μM）、MnSO4·H2O（2μM）、ZnSO4·7H2O（0.5μM）、CuSO4·5H2O（0.5μM）、(NH4)6Mo7O24·4H2O（0.01μM）和KH2PO4（0.01和0.0005μM）。在苗期，我们将以P0.01和P0.2两个浓度水平下进行低磷胁迫处理。苗期低磷相关性状的测量包括：株高、第一节间距、次生枝数、叶片面积、根长和根表面积。
3.全基因组测序
我们将在IlluminaHiSeqXTen平台上，对其进行全基因组测序。使用IlluminaTruSeqDNA样本制备套件，对DNA样本进行文库建立，并进行测序。我们将对每个个体进行ca.30×的测序深度以保证覆盖区域的准确性。
4.数据分析
我们将使用BWA-MEM（Li,2013）对测序的原始数据进行比对。接着，我们将使用GATK-v3.5-0（McKennaetal.,2010）进行变异检测，并进行SNP和INDEL的再校正。最后，我们将使用SAMtools（Lietal.,2009）对每个个体的变异结果进行过滤和筛选。我们将使用PLINK（Purcelletal.,2007）对所有个体的基因型进行统计和质量控制。接着，我们将使用EIGENSTRAT（Priceetal.,2006）来进行种群结构分析和单倍型推断。最终，我们将使用BOLT-LMM（Lohetal.,2018）进行全基因组关联分析，并鉴定与低磷耐受性有关的基因。
预期结果
本研究将通过全基因组关联分析，探究大豆苗期耐低磷相关性状的基因组学基础。我们将使用近纯系群体进行研究，深度测序其全基因组，并对其进行苗期低磷相关性状表型测定。最终，我们将使用复杂基因组分析和合适的遗传模型进行全基因组关联分析，并鉴定相关性状的候选基因。我们希望通过这个研究，为大豆耐低磷育种和生产提供有价值的信息和指导。