Genome-wide association for mapping QTLs linked to protein and oil contents in soybean

Abstract

-The objective of this work was to identify single-nucleotide polymorphism (SNP) markers linked with quantitative trait loci (QTLs) associated with increased contents of protein and oil in soybean. A total of 169 Brazilian soybean varieties, genotyped with 6,000 SNP markers, were evaluated. Protein and oil contents were obtained with the near-infrared reflectance method. Correlation and multiple linear regression analyses were used to identify linkage disequilibrium between SNP markers and the QTLs associated with the two characteristics. Seven QTLs were found to be associated with protein content, on six chromosomes (2, 6, 11, 12, 13, and 16), explaining 60.9% of the variation in this trait. For oil content, eight QTLs were identified on six chromosomes (1, 4, 5, 6, 17, and 19), explaining 78.3% of the variation in the trait. The correlation between the number of loci containing favorable alleles and the evaluated characteristics was 0.49 for protein content and 0.60 for oil content. The molecular markers identified are mapped in genomic regions containing QTLs previously mapped for both characteristics, which reinforces the association between these regions and the genetic control of oil and protein contents in soybean.Index terms: Glycine max, association genetics, genomic selection, grain quality, linkage disequilibrium, marker-assisted selection. Associação genômica ampla para mapeamento de QTLs ligados a conteúdos de proteína e óleo em sojaResumo -O objetivo deste trabalho foi identificar marcadores de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) ligados a locos controladores de características quantitativas (QTLs) associados a maiores conteúdos de proteína e óleo em soja. Foram avaliadas 169 cultivares brasileiras de soja, genotipadas com 6 mil marcadores SNPs. Os conteúdos de proteína e óleo foram obtidos pelo método de refletância no infravermelho próximo. As análises de correlação e regressão linear múltipla foram utilizadas para a identificação de desequilíbrio de ligação entre os marcadores SNPs e os QTLs associados às duas características. Foram identificados sete QTLs associados ao conteúdo de proteína, em seis cromossomos (2, 6, 11, 12, 13 e 16), o que explicou 60,9% da variação nesta característica. Para o conteúdo de óleo, foram identificados oito QTLs em seis cromossomos (1, 4, 5, 6, 17 e 19), o que explicou 78,3% da variação na característica. A correlação entre o número de locos com alelos favoráveis e as características avaliadas foi de 0,49 para o conteúdo de proteína e de 0,60 para o conteúdo de óleo. Os marcadores moleculares identificados estão mapeados em regiões genômicas que contêm QTLs previamente mapeados para as duas características, o que reforça a associação dessas regiões com o controle genético dos conteúdos de óleo e proteína em soja.Termos para indexação: Glycine max, genética de associação, seleção genômica, qualidade do grão, desequilíbrio de ligação, seleção assistida por marcadores.

Genomic Association between SNP Markers and QTLs for Protein and Oil Content in Grain Weight in Soybean (Glycine max)

“…Protein and oil contents in soybean grains are negatively correlated [4,5]. Pleiotropy and gene linkage are the cause of genetic correlation.…”

“…Since oil and protein contents in soybeans are negatively correlated [4,5], the selection for simultaneous genetic gains for the two traits is difficult to perform successfully. As one of the causes of genetic correlation is a genetic linkage, the identification of recombinants can contribute to the simultaneous gain of both traits.…”