小麦穗发芽性状的全基因组关联分析

• 作者: 谢磊 任毅 张新忠 王继庆 张志辉 石书兵 耿洪伟
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 小麦 穗发芽 全基因组关联分析 SNP 候选基因
• 年，卷（期）: 2021,（10）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 1891-1902
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2021.01078

摘要

为了解小麦穗发芽的遗传机制, 发掘与小麦穗发芽相关的候选基因, 采用整穗发芽法对来自全国的207份小麦品种(系)进行表型鉴定, 并结合小麦90K SNP基因芯片, 通过TASSLE软件的MLM (Q+K)模型对小麦的整穗发芽率进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。研究结果表明, 不同年份间小麦品种(系)的穗发芽表现出丰富的表型变异, 变异系数为0.34和0.25, 多态性信息含量(polymorphic information content, PIC)为0.01~0.38, 全基因组LD衰减距离为3 Mb。群体结构分析和主成分分析表明, 207份小麦品种(系)所构成的自然群体结构简单, 可分为3个亚群。GWAS检测结果显示, 在不同环境间共检测到34个与小麦穗发芽显著关联的SNP标记位点(P≤0.001), 分布在小麦3A、3B、4A、4B、5D、6A、6B、6D、7B和7D染色体上, 单个位点可解释5.55%~11.63%的表型变异, 16个标记位点在两个及以上环境下均被检测到, 其中6B染色体上的标记wsnp_Ex_c14101_22012676在E1、E2及平均环境下被共同检测到, 属稳定遗传的位点。通过对表型效应值大且稳定遗传的关联位点进行挖掘, 共筛选到13个与小麦穗发芽相关的候选基因。其中TraesCS3A01G589400LC、TraesCS6B01G138600/ TraeCS6B01G516 700LC/TraesCS6B01G548900LC、TraesCS6D01G103600及TraesCS7B01G200100等基因通过调控植物内源激素-脱落酸(abscisic acid, ABA)的灵敏性进而影响种子的休眠; TraesCS3B01G415900LC、TraesCS6A01G144700LC及TraesCS6B01G294800等基因编码的F-box蛋白在植物激素的信号转导、光信号转导以及花器官发育等生理过程中起重要作用; TraesCS6A01G108800、TraesCS6B01G138200/TraesCS6B01G293700基因编码Myb转录因子家族蛋白能调控种子中类黄酮的生物合成, 对籽粒颜色有重要影响, 这些候选基因是与小麦穗发芽相关的重要基因。