Геномные районы сои, ассоциированные со сроками цветения

Актуальность. Соя (Glycine max (L.) Merr.) – один из наиболее значимых объектов мирового сельского хозяйства. Важным направлением в селекции сои является оптимизация продолжительности вегетационного периода. Современные методы, включая использование ДНК-маркеров, позволяют ускорить отбор нужных генотипов. Одним из инструментов для выявления маркеров является полногеномный анализ ассоциаций (GWAS). Целью статьи было выявление локусов, ассоциированных с продолжительностью периода от всходов до цветения.

Материалы и методы. Был выполнен GWAS на данных трехлетнего полевого изучения (2023–2025) на Адлерской опытной станции – филиале ВИР (43.450° N, 39.933° E) и данных GBS (genotyping by sequencing) выборки из 169 образцов сои коллекции ВИР разного эколого-географического происхождения. Анализ выполнен с использованием программного обеспечения Tassel 5.0, реализующего смешанную линейную модель (MLM).

Результаты. Выявлено 48 значимых SNP, распределенных по 14 хромосомам. Среди них присутствуют известные QTL, участвующие в регуляции цветения, и потенциально новые локусы на хромосомах Gm1 (115 сМ), Gm6 (117 сМ), Gm7 (34–36 сМ), Gm8 (116 сМ), ранее не описанные в литературе.

Заключение. Помимо известных QTL, участвующих в регуляции цветения, в ходе исследования выявлены новые локусы, ранее не описанные в литературе. Изучение сортов сои, имеющих различное географическое происхождение, в условиях прибрежной зоны Черного моря позволило выявить новые маркеры, ассоциированные со сроком цветения.

1. Bhat J.A., Yu D. High-throughput NGS-based genotyping and phenotyping: Role in genomics-assisted breeding for soybean improvement. Legume Science. 2021;3(3):e81. DOI: 10.1002/leg3.81

2. Chen L., Chen J., Liu C., Li H., You M., Chen Q. et al. GmFTIP09 regulated flowering time and seed weight. Frontiers in Plant Science. 2025;16:1640116. DOI: 10.3389/fpls.2025.1640116

3. Cober E.R., Molnar S.J., Charette M., Voldeng H.D. A new locus for early maturity in soybean. Crop Science. 2010;50(2):524-527. DOI: 10.2135/cropsci2009.04.0174

4. Cober E.R., Voldeng H.D. Low R:FR light quality delays flowering of E7E7 soybean lines. Crop Science. 2001;41(6):1823-1826. DOI: 10.2135/cropsci2001.1823

5. Evanno G., Regnaut S., Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Molecular Ecology. 2005;14(8):2611-2620. DOI: 10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x

6. Федорина Я.В., Хлесткина Е.К., Сеферова И.В., Вишнякова М.А. Молекулярно-генетические механизмы, лежащие в основе продвижения ареала возделывания сои к северу. Экологическая генетика. 2022;20(1):13-30. DOI: 10.17816/ecogen83879

7. Guo S., Li Y., Qiu H., Hu G., Zhao C., Wang R. et al. GmAP1d regulates flowering time under long-day photoperiods in soybean. The Crop Journal. 2024;12(3):845-855. DOI: 10.1016/j.cj.2024.03.004

8. Kong L., Lu S., Wang Y., Fang C., Wang F., Nan H. et al. Quantitative trait locus mapping of flowering time and maturity in soybean using next-generation sequencing-based analysis. Frontiers in Plant Science. 2018;9:995. DOI: 10.3389/fpls.2018.00995

9. Lu S., Zhao X., Hu Y., Liu S., Nan H., Li X, et al. Natural variation at the soybean J locus improves adaptation to the tropics and enhances yield. Nature Genetics. 2017;49(5):773-779. DOI: 10.1038/ng.3819

10. Меньков М.Т., Розанова И.В., Евлаш А.Я., Хлесткина Е.К. NGS-секвенирование в селекционно-генетических исследованиях сои. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2024;185(4):252-263. DOI: 10.30901/2227-8834-2024-4-252-263

11. Новикова Л.Ю., Сеферова И.В., Некрасов А.Ю., Перчук И.Н., Шеленга Т.В., Самсонова М.Г. и др. Влияние погодно-климатических условий на содержание белка и масла в семенах сои на Северном Кавказе. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2018;22(6):708-715. DOI: 10.18699/VJ18.414

12. Poland J.A., Rife T.W. Genotyping-by-sequencing for plant breeding and genetics. The Plant Genome. 2012;5(3):92-102. DOI: 10.3835/plantgenome2012.05.0005

13. Pritchard J.K., Stephens M., Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics. 2000;155(2):945-959. DOI: 10.1093/genetics/155.2.945

14. Qin C., Li Y.H., Li D., Zhang X., Kong L., Zhou Y. Et al. PH13 improves soybean shade traits and enhances yield for high-density planting at high latitudes. Nature Communications. 2023;14(1):6813. DOI: 10.1038/s41467-023-42608-5

15. Rozanova I.V., Grigoriev Y.N., Efimov V.M., Igoshin A.V., Khlestkina E.K. Genetic dissection of spike productivity traits in the Siberian collection of spring barley. Biomolecules. 2023;13(6):909. DOI: 10.3390/biom13060909

16. Samanfar B., Molnar S.J., Charette M., Schoenrock A., Dehne F., Golshani A. et al. Mapping and identification of a potential candidate gene for a novel maturity locus, E10, in soybean. Theoretical and Applied Genetics. 2017;130(2):377-390. DOI: 10.1007/s00122-016-2819-7

17. Schmutz J., Cannon S.B., Schlueter J., Ma J., Mitros T., Nelson W. et al. Genome sequence of the palaeopolyploid soybean. Nature. 2010;463(7278):178-183. DOI: 10.1038/nature08670

18. Sobota R.S., Shriner D., Kodaman N., Goodloe R., Zheng W., Gao Y.T. et al. Addressing population‐specific multiple testing burdens in genetic association studies. Annals of Human Genetics. 2015;79(2):136-147. DOI: 10.1111/ahg.12095

19. SoyBase: [website]. Available from: https://www.soybase.org [accessed Oct. 20, 2025].

20. Specht J.E., Diers B.W., Nelson R.L., de Toledo J.F.F., Torrion J.A., Grassini P. Soybean. In: S. Smith, B. Diers, J. Specht, B. Carver (eds). Yield Gains in Major U.S. Field Crops. Vol. 33. Madison, WI: American Society of Agronomy; Crop Science Society of America; Soil Science Society of America; 2015. p.311-355. DOI: 10.2135/cssaspecpub33.c12

21. Stupar R.M., Locke A.M., Allen D.K., Stacey M.G., Ma J., Weiss J. et al. Soybean genomics research community strategic plan: A vision for 2024–2028. The Plant Genome. 2024;17(4):e20516. DOI: 10.1002/tpg2.20516

22. Tsubokura Y., Watanabe S., Xia Z., Kanamori H., Yamagata H., Kaga A. et al. Natural variation in the genes responsible for maturity loci E1, E2, E3 and E4 in soybean. Annals of Botany. 2014;113(3):429-441. DOI: 10.1093/aob/mct269

23. Вишнякова М.А., Сеферова И.В., Буравцева Т.В, Бурляева М.О., Семенова Е.В., Филипенко Г.И., Александрова Т.Г., Егорова Г.П., Яньков И.И., Булынцев С.В., Герасимова Т.В., Другова Е.В. Коллекция мировых генетических ресурсов зерновых бобовых ВИР: пополнение, сохранение и изучение: (методические указания). 2-е изд. / под ред. М.А. Вишняковой. Санкт-Петербург: ВИР; 2018. DOI: 10.30901/978-5-905954-79-5

24. Wang F., Nan H., Chen L., Fang C., Zhang H., Su T. et al. A new dominant locus, E11, controls early flowering time and maturity in soybean. Molecular Breeding. 2019;39(5):70. DOI: 10.1007/s11032-019-0978-3

25. Wang L., Lin F., Li L., Li W., Yan Z., Luan W. et al. Genetic diversity center of cultivated soybean (Glycine max) in China – New insight and evidence for the diversity center of Chinese cultivated soybean. Journal of Integrative Agriculture. 2016;15(11):2481-2487. DOI: 10.1016/S2095-3119(15)61289-8

26. Watanabe S., Xia Z., Hideshima R., Tsubokura Y., Sato S., Yamanaka N. et al. A map-based cloning strategy employing a residual heterozygous line reveals that the GIGANTEA gene is involved in soybean maturity and flowering. Genetics. 2011;188(2):395-407. DOI: 10.1534/genetics.110.125062

27. Xia Z., Watanabe S., Yamada T., Tsubokura Y., Nakashima H., Zhai H. et al. Positional cloning and characterization reveal the molecular basis for soybean maturity locus E1 that regulates photoperiodic flowering. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2012;109(32):E2155-E2164. DOI: 10.1073/pnas.1117982109

28. Xia Z., Zhai H., Zhang Y., Wang Y., Wang L., Xu K. et al. QNE1 is a key flowering regulator determining the length of the vegetative period in soybean cultivars. Science China Life Sciences. 2022;65(12):2472-2490. DOI: 10.1007/s11427-022-2117-x

29. Yang G., Zhai H., Wu H.Y., Zhang X.Z., Lü S.X., Wang Y.Y. et al. QTL effects and epistatic interaction for flowering time and branch number in a soybean mapping population of Japanese×Chinese cultivars. Journal of Integrative Agriculture. 2017;16(9):1900-1912. DOI: 10.1016/S2095-3119(16)61539-3

30. Zhang J., Xu M., Dwiyanti M.S., Watanabe S., Yamada T., Hase Y. et al. A soybean deletion mutant that moderates the repression of flowering by cool temperatures. Frontiers in Plant Science. 2020;11:429. DOI: 10.3389/fpls.2020.00429