【目的】玉米穗部性状是产量的重要构成因子,利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)方法解析玉米杂交种穗部性状的遗传基础、挖掘与穗部性状相关的位点,为功能基因克隆和高产玉米品种培育提供参考。【方法】选用11...【目的】玉米穗部性状是产量的重要构成因子,利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)方法解析玉米杂交种穗部性状的遗传基础、挖掘与穗部性状相关的位点,为功能基因克隆和高产玉米品种培育提供参考。【方法】选用115份来源于陕A群和陕B群的优良玉米自交系和4份国内骨干作为亲本,以基于NCⅡ遗传交配设计获得的442份玉米杂交种为材料构建关联群体,调查2个环境中群体材料的穗长、穗粗、穗行数等8个穗部性状;利用tGBS技术检测亲本基因型,推测出F1杂交种的19461个高质量SNP,结合杂交种表型和基因型开展基于加性、显性及上位性模型的穗部性状的全基因组关联分析,并利用公共数据库中玉米穗发育相关组织的转录组数据和基因的注释信息预测候选基因。【结果】表型数据分析结果显示,试验群体的8个穗部性状均符合正态分布,表型变异为3.78%—45.25%。方差分析表明,8个穗部性状的环境效应和基因型效应均呈现极显著水平(P<0.001),广义遗传力为54.15%—68.89%。同时玉米杂交种穗部性状间呈现显著正相关或显著负相关。利用加性和显性模型分别检测到16个和3个显著SNP,上位性模型检测到79个上位性位点。3种模型检测的显著位点累积解释各性状38.21%—60.69%的表型变异,其中,加性模型检测到的显著SNP累积解释的表型变异为0.00—41.26%,上位性模型检测到的位点累积解释的表型变异为15.18%—45.36%。基于加性和显性模型检测的显著SNP的效应分析发现多数位点呈现加性和部分显性效应,仅2个为超显性。进一步分析发现,7个单SNP和5个上位性位点能够解释5%以上的表型变异。根据SNP的位置以及基因的表达信息预测了17个候选基因。【结论】玉米杂交种穗部性状主要受加性、上位性效应影响,显性效应影响较小;加性和显性模型检测的SNP主要表现为加性和部分显性效应,可通过聚合有利等位基因改良目标性状。展开更多
【目的】分析玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因ZmPAO序列多态性,并挖掘该基因与玉米成熟后期穗位叶叶绿素组分含量相关的功能位点,为基于ZmPAO开发功能标记提供结构信息,有助于对玉米成熟后期叶绿素代谢遗传机制的理解。【方法】以141份具有广...【目的】分析玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因ZmPAO序列多态性,并挖掘该基因与玉米成熟后期穗位叶叶绿素组分含量相关的功能位点,为基于ZmPAO开发功能标记提供结构信息,有助于对玉米成熟后期叶绿素代谢遗传机制的理解。【方法】以141份具有广泛遗传变异的玉米自交系为试验材料组成关联群体,以2个环境7个时间点的叶绿素组分含量为表型数据,利用Tassel 5.0通过混合线性模型(MLM,mixed linear model)开展玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因(ZmPAO)与成熟后不同时期叶绿素组分变化的相关变异位点的关联分析,并对性状的有效关联位点进行单倍型分析。【结果】在玉米生长后期大部分取样时间点的叶绿素组分含量变异较大,叶绿素a普遍低于叶绿素b的含量,最终总叶绿素(叶绿素a与叶绿素b的和)有下降趋势。结果共鉴定ZmPAO中19个有效功能位点,其中4个处于外显子区,1个位于UTR区域,其他均位于内含子区域;功能位点对叶绿素组分含量变异的表型解释率在3.89%~16.57%,总表型效应在5.24%~41.78%。来自第6个内含子的位点S3235对于Yang-chlb6有高达16.57%的表型解释率;第7外显子S3675分别解释了Yang-chla1和Yangchlb1表型变异的12.16%和14.14%。性状显著单倍型中有利位点和关联分析的变异位点偏好相似。【结论】有效功能位点挖掘和性状单倍型分析表明,ZmPAO外显子发生了2个氨基酸变异,均由疏水氨基酸转化为亲水氨基酸,说明该基因可能通过蛋白结构的变异进行调控,但较多关联位点处于非编码区,说明该基因也受转录水平的调控。转录水平受环境影响较大,故导致该基因出现不同地点因播期和生育期的不同找到的关联位点并不一致,但有效变异位点的存在具有普遍性。展开更多
文摘【目的】玉米穗部性状是产量的重要构成因子,利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)方法解析玉米杂交种穗部性状的遗传基础、挖掘与穗部性状相关的位点,为功能基因克隆和高产玉米品种培育提供参考。【方法】选用115份来源于陕A群和陕B群的优良玉米自交系和4份国内骨干作为亲本,以基于NCⅡ遗传交配设计获得的442份玉米杂交种为材料构建关联群体,调查2个环境中群体材料的穗长、穗粗、穗行数等8个穗部性状;利用tGBS技术检测亲本基因型,推测出F1杂交种的19461个高质量SNP,结合杂交种表型和基因型开展基于加性、显性及上位性模型的穗部性状的全基因组关联分析,并利用公共数据库中玉米穗发育相关组织的转录组数据和基因的注释信息预测候选基因。【结果】表型数据分析结果显示,试验群体的8个穗部性状均符合正态分布,表型变异为3.78%—45.25%。方差分析表明,8个穗部性状的环境效应和基因型效应均呈现极显著水平(P<0.001),广义遗传力为54.15%—68.89%。同时玉米杂交种穗部性状间呈现显著正相关或显著负相关。利用加性和显性模型分别检测到16个和3个显著SNP,上位性模型检测到79个上位性位点。3种模型检测的显著位点累积解释各性状38.21%—60.69%的表型变异,其中,加性模型检测到的显著SNP累积解释的表型变异为0.00—41.26%,上位性模型检测到的位点累积解释的表型变异为15.18%—45.36%。基于加性和显性模型检测的显著SNP的效应分析发现多数位点呈现加性和部分显性效应,仅2个为超显性。进一步分析发现,7个单SNP和5个上位性位点能够解释5%以上的表型变异。根据SNP的位置以及基因的表达信息预测了17个候选基因。【结论】玉米杂交种穗部性状主要受加性、上位性效应影响,显性效应影响较小;加性和显性模型检测的SNP主要表现为加性和部分显性效应,可通过聚合有利等位基因改良目标性状。
文摘【目的】分析玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因ZmPAO序列多态性,并挖掘该基因与玉米成熟后期穗位叶叶绿素组分含量相关的功能位点,为基于ZmPAO开发功能标记提供结构信息,有助于对玉米成熟后期叶绿素代谢遗传机制的理解。【方法】以141份具有广泛遗传变异的玉米自交系为试验材料组成关联群体,以2个环境7个时间点的叶绿素组分含量为表型数据,利用Tassel 5.0通过混合线性模型(MLM,mixed linear model)开展玉米脱镁叶绿酸氧化酶基因(ZmPAO)与成熟后不同时期叶绿素组分变化的相关变异位点的关联分析,并对性状的有效关联位点进行单倍型分析。【结果】在玉米生长后期大部分取样时间点的叶绿素组分含量变异较大,叶绿素a普遍低于叶绿素b的含量,最终总叶绿素(叶绿素a与叶绿素b的和)有下降趋势。结果共鉴定ZmPAO中19个有效功能位点,其中4个处于外显子区,1个位于UTR区域,其他均位于内含子区域;功能位点对叶绿素组分含量变异的表型解释率在3.89%~16.57%,总表型效应在5.24%~41.78%。来自第6个内含子的位点S3235对于Yang-chlb6有高达16.57%的表型解释率;第7外显子S3675分别解释了Yang-chla1和Yangchlb1表型变异的12.16%和14.14%。性状显著单倍型中有利位点和关联分析的变异位点偏好相似。【结论】有效功能位点挖掘和性状单倍型分析表明,ZmPAO外显子发生了2个氨基酸变异,均由疏水氨基酸转化为亲水氨基酸,说明该基因可能通过蛋白结构的变异进行调控,但较多关联位点处于非编码区,说明该基因也受转录水平的调控。转录水平受环境影响较大,故导致该基因出现不同地点因播期和生育期的不同找到的关联位点并不一致,但有效变异位点的存在具有普遍性。
