全基因组关联分析在玉米籽粒性状研究中的应用及其候选基因预测

本研究旨在探索调控玉米籽粒发育的自然变异,以期为玉米产量性状的遗传改良提供科学依据。以150份遗传变异丰富的玉米自交系为材料进行研究。通过结合34342个SNP标记和3种模型,对5个籽粒相关性状进行全基因组关联分析。研究结果揭示了18个独立位点与目标性状显著关联,每个位点能够解释12.24%~15.41%的表型变异。同时,研究发现4对与籽粒长度相关的SNP之间存在显著的上位性互作,这些互作共能解释5.32%的表型变异。为了深入理解这些关联位点背后的分子机制,结合B73自交系籽粒发育的动态转录组数据和基因的功能注释,预测了19个候选基因,这些候选基因可以分为4类:6个酶、3个核糖体蛋白、1个转录因子和9个其他蛋白。这些候选基因的发现为解析玉米籽粒发育的分子机制以及改良籽粒大小和作物产量提供新的基因资源。通过本研究,我们不仅揭示了调控玉米籽粒发育的自然变异,还为玉米产量性状的遗传改良提供了新的基因资源。这些成果有望为玉米育种工作带来新的突破,提高玉米产量,从而更好地满足人类对粮食的需求。

烟草株高和叶数性状QTL定位及候选基因预测

为明确烟草株高和叶数性状的遗传规律,发掘控制相关性状的主效位点,以台烟8号(TT8)为母本(P1),NC82为父本(P2),配置杂交组合,以TT8为轮回亲本回交,构建了包含200个单株的BC1F1群体。在此基础上,分别在四川、山东两个环境点种植群体材料,获得株高和叶数表型,进而利用高密度遗传图谱对株高和叶数性状进行QTL定位分析。结果表明,在两个环境条件下共定位到4个与株高和叶数相关的主效QTL,每个QTL均可以解释相应性状10%~20%的表型变异。两个环境点定位到2个叶数性状QTL,均位于23号连锁群上,非等位;定位到3个株高性状主效QTL,四川点1个位于23号连锁群上,山东点2个分别位于21号和23号连锁群上,其中山东点23号连锁群上的主效位点与控制叶数的主效QTL遗传位置一致。相关结果为进一步克隆控制株高和叶数性状的主效基因及烟草重要农艺性状分子改良奠定了基础。

芝麻产量相关性状全基因组关联分析

以294份遗传多样性丰富的芝麻种质资源为试验材料,于2014年调查驻马店市、商丘市、南阳市3个地点的株高、始蒴高度、单株蒴数、蒴粒数、千粒质量、单株产量等6个产量相关性状,结合33 027个SNP标记,使用混合线性模型进行全基因组关联分析,对重复检测到的显著SNP位点两侧99 kb区域内挖掘所有功能注释基因,根据注释信息找寻与目标性状相关的基因,并进行功能富集分析。结果表明,6个性状存在广泛变异,3个环境下变异系数表现为单株产量和单株蒴数>始蒴高度>蒴粒数>千粒质量>株高。6个性状均呈现正态分布,广义遗传力为44.07%~85.49%。经关联分析共检测到171个显著关联位点,表型变异解释率为5.46%~11.56%。在驻马店和商丘共同检测到6个与蒴粒数显著关联的位点,在其侧翼各99 kb区域内共挖掘到118个功能注释基因,其中SIN_1012613基因与拟南芥CKI1(AT2G47430)是同源基因,该基因可能通过调控雌配子的发育来决定芝麻蒴粒数。本研究结果有助于解析芝麻产量相关性状的遗传机制,为芝麻产量的遗传改良奠定理论基础。