小麦穗发芽性状的全基因组关联分析

谢 磊 任 毅 张新忠 王继庆 张志辉 石书兵 耿洪伟,*

小麦穗发芽性状的全基因组关联分析

谢 磊1,2任 毅1,2张新忠1,3王继庆1,2张志辉1,2石书兵1,2耿洪伟1,2,*

1新疆农业大学农学院, 新疆乌鲁木齐 830052;2新疆农业大学生物技术重点实验室, 新疆乌鲁木齐 830052;3新疆农业科学院粮食作物研究所, 新疆乌鲁木齐 830091

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(≤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、及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;及等基因编码的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;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。……