全基因组关联分析(GWAS)鉴定水稻氮素利用效率候选基因

【目的】挖掘水稻氮高效的种质和基因资源,揭示其分子机制和遗传效应,是当前水稻氮素利用效率(NUE)研究的重要内容和目标。【方法】为了鉴定与水稻NUE相关的变异位点和候选基因,我们收集了190份亚洲稻为关联群体,通过质量过滤和群体频率过滤筛选出3,934,195个高质量的单核苷酸多态性(SNPs)位点,在大田条件下设置低氮(N_(1),90kg/hm^(2))和常规氮(N_(2),180kg/hm^(2))水平,成熟期调查水稻剑叶叶宽在低氮和常规氮处理下的表型数据,结合FarmCPU和MLM模型进行全基因组关联分析(GWAS)。【结果】通过植株在不同氮水平下的叶宽表型数据,计算该群体在低氮和常规氮水平下的剑叶宽表型比值Q(N_(1)/N_(2)),Q值呈现正态分布的特征。对Q值进行全基因组关联分析,在12条染色体上共鉴定了100个显著位点,确定了39个候选QTLs,包括已克隆NUE相关基因OsNR1.2和OsNAC42。进一步鉴定了候选基因OsNR1.2和OsNAC42的优异单倍型和潜在的优势单倍型组合,为水稻NUE的改良提供了有价值的资源和信息。【结论】利用GWAS和单倍型分析,揭示了水稻剑叶叶宽在不同氮处理下的遗传基础,鉴定了与NUE相关的候选QTLs和基因,包括OsNR1.2和OsNAC42。通过组合单倍型分析,鉴定了两个基因的优势单倍型组合,为水稻NUE的改良提供了有价值的资源和信息。

大豆叶型性状全基因组关联分析与候选基因鉴定

大豆叶片的形状和垂直分布影响群体冠层结构和光合效率并最终影响大豆的产量。植物叶片大小、形态因着生位置不同而产生差异的现象称为异形叶,虽然异形叶现象在被子植物中广泛存在,但目前关于大豆叶片发育过程中异形叶的调控的研究还很有限。本研究通过对283份大豆种质资源的叶长、叶宽、叶形指数和异形叶指数等叶型相关的性状在江苏南京进行连续2年的考察,利用全基因组关联分析检测到181个叶型性状相关位点,其中能够在2个环境或多个性状中重复检测到的位点18个。利用检测到的与叶型相关的SNP位点,结合基因的表达谱数据、拟南芥中同源基因的功能,鉴定与大豆叶片发育和异形叶形成相关的候选基因。其中在20号染色体的相关位点Chr20:36152820上游发现已知的大豆叶形调控基因Ln(Glyma.20G116200)。此外,在19号染色体的相关位点Chr19:45155943附近鉴定到2个候选基因Glyma.19G192700、Glyma.19G194100,分别被注释为Growth-regulating factor 4(GRF4)和LITTLE ZIPPER 3(ZPR3)基因的同源基因,为阐明大豆异形叶等叶型性状遗传的分子机制奠定了基础。

大豆地方种质资源鲜籽粒可溶性糖含量的全基因组关联分析

【目的】可溶性糖含量是鲜食大豆重要的品质性状之一,研究大豆鲜籽粒可溶性糖含量的遗传变异,深入解析可溶性糖含量的遗传机制,为鲜食大豆种质创新及品质育种提供依据。【方法】利用来自东北大豆生态区、北方大豆生态区、黄淮海大豆生态区和南方大豆生态区的133份大豆地方种质,在2021年连江春季、福清春季和秋季3个环境下对鲜籽粒可溶性糖含量进行表型测定,结合82187个高质量SNP标记,基于混合线性模型MLM(Q+K)对可溶性糖含量进行全基因组关联分析,挖掘可溶性糖含量显著相关的SNP位点,并以显著SNP位点为中心,两端各扩展119.07 kb连锁不平衡衰减距离为候选区间,根据候选区间内基因的注释和组织表达信息预测候选基因。【结果】3个环境下,鲜籽粒可溶性糖含量的变异范围为3.37—33.84 mg·g^(-1),遗传变异系数为24.59%—32.69%,可溶性糖含量遗传率为68.14%。通过全基因组关联分析,连江春季、福清春季和秋季3个环境下分别检测到与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP有6、8和22个,表型变异解释率为12.43%—29.27%,以表型变异解释率较高的9个显著SNP位点所在的候选区间进行搜索,共获得86个基因,结合基因注释和组织表达信息,进一步筛选到9个候选基因,主要涉及转录因子、糖蛋白家族和糖类合成转运等生物学过程。其中,Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300在大豆种子及荚中表达水平较高,可作为大豆鲜籽粒可溶性糖的最具潜力候选基因。【结论】通过全基因组关联分析,检测到36个与鲜籽粒可溶性糖含量显著关联的SNP,进一步筛选出9个候选基因可能参与大豆鲜籽粒可溶性糖含量的调控,其中,Glyma.01g016500、Glyma.13g042100、Glyma.16g131800和Glyma.16g155300可作为调控大豆鲜籽粒可溶性糖含量的关键目标基因。

娄门鸭胸肌性状相关指标的全基因组关联分析

为寻找与鸭胸肌性状相关的候选基因,鉴定鸭胸肌性状相关分子标记,试验以199只娄门鸭为试验材料,采集血液提取DNA,用基因组重测序方法进行基因分型,利用PLINK 1.90对分型结果进行质控后,采用rMVP软件中的FarmCPU模型对SNPs(Single nucleo⁃tide polymorphisims)与胸宽、胸深、胸肌重和胸肌率4个性状指标做GWAS分析,定位出显著位点。结果显示:与胸宽相关的SNPs位点有4个,位于1、11、18号染色体上;与胸肌重相关的SNPs位点有2个,位于2、3号染色体上;与胸肌率相关的SNPs位点有2个,位于2号染色体上。通过基因功能注释,这些位点对应的胸肌性状候选基因有8个,分别是LOC119715526、RLBP1、ABHD2、KYAT1、SPOUT1、LOC101800569、EVA1A和NOL4。研究表明,在不同染色体上共鉴定到8个与胸肌性状显著相关的SNPs位点,这些位点共涉及8个候选基因。

冀北坝上大豆结瘤相关性状全基因组关联分析

【目的】挖掘适应坝上生态条件的高效结瘤大豆种质,鉴定调控大豆-根瘤菌共生结瘤的遗传位点和候选基因,提高大豆共生固氮效率。【方法】以包含260份大豆种质的自然群体为研究对象,在河北坝上室外盆栽条件下接种根瘤菌菌株USDA110。以单株根瘤数量、单株根瘤干重数值作为表型数据,结合大豆260份种质基因型数据,对其进行全基因组关联分析,挖掘大豆共生结瘤相关基因。【结果】共检测到18个与大豆根瘤数量显著关联的SNP,分别位于第2、7、8、13、18和19染色体上。其中,位于第2染色体上的显著关联位点BARC_2.01_Chr02_43161654_A_G是控制大豆根瘤数量的主效位点(LOD=3.89),对该位点上下游共200 kb区间进行连锁不平衡分析,在包含BARC_2.01_Chr02_43161654_A_G的连锁区间内,共获得10个调控大豆根瘤数量候选基因,通过单倍型分析发现,Glyma.02G243200不同单倍型所对应的材料之间的根瘤数量具有显著差异(P<0.05),在SoyBase数据库中查询该基因的表达模式发现,Glyma.02G243200在根毛中表达。该基因可能是影响大豆根瘤数量的关键基因。共检测到6个与大豆根瘤干重显著关联的SNP,分别位于第6、18和20染色体上。其中,位于第6染色体上的显著关联位点BARC_2.01_Chr06_6069381_G_A和BARC_2.01_Chr06_6192925_T_C是控制大豆根瘤干重的主效位点(LOD=3.49和LOD=3.35),对BARC_2.01_Chr06_6069381_G_A上游100 kb和BARC_2.01_Chr06_6192925_T_C下游100 kb区间进行连锁不平衡分析,获得14个调控大豆根瘤干重候选基因,并进行单倍型分析。其中,Glyma.06G079600和Glyma.06G079900不同单倍型所对应的材料之间的根瘤干重具有显著差异(P<0.01,P<0.001),在SoyBase数据库中查询这两个基因的表达模式发现,Glyma.06G079600和Glyma.06G079900在根中表达。这两个基因可能是影响大豆根瘤干重的关键基因。【结论】在第2染色体上发现一个与根瘤数量显著相关的候选基因,在第6染色体上发现2个与根瘤干重显著相关的候选基因。

代表性春大豆种质资源叶片蔗糖含量全基因组关联分析

蔗糖是植物糖类源库运输的主要形式,是植物生长中重要的能源物质。本研究利用196份已重测序的国内外品种构成的自然群体为试验材料,测定该群体苗期叶片蔗糖含量,结合混合线性模型(Mixed Linear Model)进行全基因组关联分析。结果显示:根据阈值筛选得到5个显著相关SNP位点,分别位于第15和20号染色体上,且在SNP位点上下游各100 kb搜索到27个相关基因。通过GO功能富集分析、KEGG代谢通路富集分析及基因功能注释,筛选得到5个可能与大豆叶片蔗糖含量相关的候选基因,并通过相对表达量分析鉴定得到Glyma.15G023800、Glyma.15G024000、Glyma.15G024600共3个与大豆叶片蔗糖含量相关基因。研究结果为探究大豆叶片蔗糖含量遗传机理提供理论参考。

ICARDA引进-小麦苗期抗旱性的全基因组关联分析

【目的】干旱是限制小麦生产最主要的逆境因子之一。挖掘、鉴定优异抗旱新种质、克隆抗旱新基因,以期丰富我国小麦抗旱遗传基础,为小麦抗旱遗传改良提供材料。【方法】以198份从国际干旱地区农业研究中心(ICARDA)引进的抗旱种质为材料,采用PEG-6000模拟干旱方法,通过调查苗期干旱和正常条件下的地上部鲜重、地下部鲜重、生物量和根冠比4个性状,鉴定、评价其抗旱性,结合660K SNP芯片对其抗旱性进行全基因组关联分析,发掘抗旱性相关染色体区间及关联位点,结合干旱胁迫下根等多组织的表达量数据,筛选抗旱性相关基因,最后以强抗旱性品系IR214和干旱敏感品系IR36为材料,利用qRT-PCR方法对候选基因进行验证,并分析关键候选基因的优异单倍型。【结果】干旱胁迫下,小麦的生长发育受到显著抑制,各性状表型均显著低于正常对照,不同小麦品系间也表现出显著差异,4个性状在2种处理下均呈现正态分布,变异系数为0.363—0.760,多样性指数为0.310—0.400;基于加权隶属函数值(D值)综合评价各个品种的抗旱性,发现品系IR214的D值最大,为0.851,其次为IR92、IR213、IR235和IR218等,它们可作为新的优异抗旱种质;在此基础上,通过全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),共检测到102个与4个性状抗旱系数显著关联的SNP位点,表型变异解释率范围为1.07%—38.70%,其中,与地上部鲜重相关的位点60个、地下部鲜重相关位点1个、生物量相关位点36个以及根冠比相关位点5个;基于基因组注释信息,筛选到31个抗旱相关基因,结合根等不同组织的RNA-seq数据,筛选出4个抗旱候选基因,对差异表达的候选基因进行qRT-PCR验证,鉴定到2个关键抗旱候选基因;最后,分析候选基因的单倍型效应,发现TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点,2种基因型在抗旱性状上具有显著差异,是潜在的功能位点。【结论】共检测到102个与苗期抗旱性显著关联的位点,筛选出TraesCS5B02G053500和TraesCS6A02G048600 2个关键候选基因,TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点是潜在的抗旱性功能位点。

肉鸡屠宰性状全基因组关联分析

为研究影响肉鸡屠宰性状选育的主要遗传因素,试验采用全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)挖掘与屠宰性状相关的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)位点和候选基因。以264只金陵花鸡终端父系公鸡为试验材料,采集血液提取DNA,使用全基因组重测序技术获取个体基因型数据,使用PLINK 1.90软件对基因型数据进行质量控制。对宰前体重、屠体重、半净膛重、全净膛重4个性状进行屠宰测定,使用EXCEL和R语言进行正态分布检验和相关性分析。使用GEMMA软件进行GWAS分析,定位出显著的SNP位点。使用SPSS软件分析屠宰性状的有利基因型。结果显示:屠宰性状均符合正态分布,相关度在0.96以上。定位到4个显著的SNP位点,注释到一个基因为RAB6A。1和3号染色体显著位点TT为有利基因型,19号染色体上显著位点CC为有利基因型。研究提示:应根据挖掘到的显著SNPs和候选基因进行屠宰性状的选择,加强肉鸡屠宰性状分子育种的理论基础以提高屠宰加工型肉鸡的选择进展。

玉米杂交群体产量性状及其特殊配合力全基因组关联分析

提高产量是玉米育种的长期目标,解析产量相关性状及其配合力的遗传基础对选育高产玉米新品种具有重要意义。本研究选用123份玉米自交系和8份测验种作为亲本,根据NCⅡ(North Carolina design Ⅱ)获得540份杂交种为材料,在新乡和周口试验田调查F1杂交种的单穗粒重、单穗重、百粒重、行粒数等8个产量及构成性状,利用玉米5.5K液相育种芯片检测亲本基因型,推断F1杂交种的基因型,利用BLINK(Bayesian information and linkage-disequilibrium iteratively nested keyway)加性和显性模型开展F1杂交种表型与其特殊配合力(special combining ability, SCA)的全基因组关联分析。结果表明,利用加性和显性模型对F1杂交种分别检测到10个和31个显著关联位点。利用显性模型检测到8个SNPs(single nucleotide polymorphisms)与SCA显著关联。不同性状和模型间共定位位点有7个,其中1个为单穗重与其SCA同时关联位点。通过对主效和共定位SNPs的扫描,共鉴定到26个候选基因,其中转录因子MYBR85、NLP9、PHD3、生长素上调小RNA(SAUR11和SAUR12)、FCS-like锌指蛋白基因FLZ16等可能是控制F1杂交种产量性状与其SCA的重要候选基因。

全基因组关联分析在果树品质及抗性性状中的研究进展

全基因组关联分析(genome-wide association analysis,GWAS)是一种基于连锁不平衡理论的成本低、精度高的基因分型方法,用于影响复杂性状的基因或基因组区域定位。随着果树各树种基因组的陆续公布,近年来GWAS在果树研究中得到广泛应用。本文介绍了GWAS的基本原理和影响因素,综述了GWAS在仁果类、核果类、柑橘类、浆果类和其他经济类果树中的研究进展,关联性状主要集中在果实品质性状评估(风味、香气、质地、果实外观、色泽、单果重等)和抗性基因鉴定(苹果褐斑病、李痘病毒、褐腐病、草莓枯萎病、葡萄裂果等)等方面,梳理了利用结构变异、转座子开展关联分析的研究报道,基于GWAS+TWAS等衍生应用在作物中的研究进展分析了对果树相关研究的借鉴和参考意义,最后归纳了果树GWAS研究的不足,并提出未来研究方向和建议。

紫花苜蓿种子产量与大小相关性状全基因组关联分析

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)作为一种营养价值高、适口性好的豆科牧草,在我国种植面积不断扩大,其优质种子的需求量也逐年增多。因此,提高单位面积的种子产量对我国紫花苜蓿产业的发展具有重要意义。为挖掘调控种子产量与外形的相关基因,本研究中,利用从世界各地收集的220份紫花苜蓿种子材料,对其种子重量(Seed weight,SW)、种子面积(Seed area,SA)、种子周长(Seed perimeter,SP)进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS)。表型分析表明3个性状存在不同程度的变异,变异系数分别为10.96%(SW),8.31%(SA),4.43%(SP)。通过GWAS,共在7条染色体上发现20个与3个性状相关的单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)位点,单倍型分析证实了优异等位基因的数量与SW,SA和SP之间存在正相关性。对这20个显著SNP上下游各20 kb范围内的基因进行搜索注释,最终筛选到4个与种子产量和大小相关的候选基因。本研究的结果可为优化紫花苜蓿种子大小,提高种子产量的分子育种提供新的标记与候选基因。

丫杈猪生长发育、胴体及肉质性状全基因组关联分析

本研究旨在通过对丫杈猪生长发育、胴体及肉质性状的全基因组关联分析(Genome Wide Association Study,GWAS),挖掘与丫杈猪生长发育、胴体和肉质性状相关的遗传标记和功能基因。以166头丫杈猪为试验材料,通过提取耳组织DNA并采用中芯一号芯片进行单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)检测,采用Plink(V1.90)对获得的基因型数据进行质控,利用GEMMA软件的混合线性模型对质控结果进行生长发育、胴体和肉质性状相关的GWAS分析。结果表明,有1个SNP与日增重在全基因组范围内显著相关,1个SNP与肌内脂肪含量在全基因组范围内显著相关,3个SNPs与瘦肉率在全基因组范围内显著相关,TOX3、DLG5和FAM180A、KIF2B分别是影响丫杈猪日增重、肌内脂肪含量和瘦肉率性状的候选基因。本研究结果为丫杈猪的分子育种提供了一定的理论参考价值。

小麦茎部镉积累性状全基因组关联分析及优异位点挖掘

小麦镉(Cd)污染日益加重,严重威胁食品安全和人类健康,培育和应用低镉积累品种是降低镉污染小麦风险的最有效途径之一,通过分子标记辅助手段可加快低镉积累特性小麦的筛选和培育。本研究选用175份小麦种质材料,种植于陕西省镉中度污染农田,对灌浆初期小麦茎部镉含量、镉富集系数和转运系数进行聚类分析,筛选出10个低镉积累特性种质。同时利用小麦660K单核苷酸多态性(SNP)芯片,通过3种模型对茎部镉含量、生物富集系数和转运系数进行全基因组关联分析,共鉴定到33个相关遗传位点,其中28个是新的SNP位点。针对茎部镉含量和转运系数3A上的2个主效QTL,开发了KASP标记,并在验证群体中明确了其准确性和实用性。基于基因注释和同源基因比对,预测了10个基因可能直接参与小麦镉积累转运相关生物过程;其中TraesCS3A02G289200基因是一个热休克转录因子,它在水稻中的同源基因(OsHsfA4a)被验证能够提高水稻对镉的耐受性。10个低镉积累特性种质及相关基因可用于小麦耐镉污染育种及有效分子标记开发。

全基因组关联分析筛选文昌鸡体尺性状相关分子标记

【目的】体尺是评价禽类生长特性的主要指标,通过筛选与文昌鸡体尺性状相关的分子标记及候选基因,为解析体尺性状的遗传机制及分子育种提供理论支撑。【方法】利用海南省文昌鸡品系3个世代(n=2024)群体作为研究对象,测定每只鸡在上市日龄的胫长、胫围、体斜长、龙骨长及胸宽等5个体尺性状。采集血液进行鸡“京芯一号”55 K芯片测序及基因分型,使用GEMMA软件与PLINK软件进行全基因组关联分析,鉴定与体尺性状相关的SNP位点和候选基因,通过LD分析鉴定与体尺性状显著相关的单倍型。【结果】表型结果显示,113日龄文昌鸡公鸡平均胫长8.64 cm,胫围0.46 cm,体斜长19.73 cm,龙骨长12.32 cm,胸宽6.81 cm;母鸡平均胫长6.98 cm,胫围0.40 cm,体斜长17.79 cm,龙骨长10.45 cm,胸宽6.24 cm。经过质控后,共保留42206个SNPs和2024个个体用于后续研究。使用Plink软件进行PCA主成分分析,结果发现3个世代群体存在一定的分散情况,因此在GWAS关联分析中加入了前3个主成分作为协变量,以校正群体结构对关联分析的影响。GWAS结果研究共鉴定出19个SNPs位点与胫长性状显著或建议性显著相关(P值分别为2.17789E-06和4.35578E-05),23个SNPs位点与胫围性状显著或建议性显著相关,7个SNPs位点与体斜长性状显著或建议性显著相关,2个SNPs位点与龙骨长性状显著或建议性显著相关,未鉴定出与胸宽性状或建议性显著相关的SNPs位点。通过对显著性位点进行注释,结果共鉴定到16个体尺性状相关的候选基因,包括羧基末端LIM结构域结合蛋白2(LIM domain binding 2,LDB2)、染色体缩合蛋白G(non-SMC condensin I complex subunit G,NCAPG)、序列相似家族184成员B基因(family with sequence similarity 184 member B,FAM184B)、A型钾离子通道调节蛋白4(potassium voltage-gated channel interacting protein 4,KCNIP4)等。通过LD单倍型分析结果显示,GGA4存在3个显著关联的单倍型,对于胫长性状,rs316943436和rs313978573两个位点位于单倍型区块中;对于胫围性状,rs313196946AA、rs316242963、rs315796839、rs313978573、rs734365522共5个位点位于单倍型区块中;对于体斜长性状,只有1个位点(rs313978573)位于单倍型区块中,其中候选基因LDB2和NCAPG在显著的block区块中被注释到。【结论】经GWAS方法筛选出SEPSECS、LGI2、DHX15、KCNIP4、NCAPG、FAM184B、LDB2、CC2D2A作为胫长性状潜在的候选基因;FH、TBC1D1、DTHD1、SEPSECS、LGI2、SOD3、PPARGC1A、KCNIP4、NCAPG、FAM184B、CLRN2、LDB2、TAPT1、CC2D2A作为胫围性状潜在的候选基因,KCNIP4、LDB2、TAPT1、NRXN3作为体斜长性状潜在的候选基因,FAM184B作为龙骨长性状潜在的候选基因。总之,本文确定了LDB2、NCAPG和FAM184B等作为胫长、胫围、体斜长和龙骨长等体尺性状的潜在功能基因。为文昌鸡体尺性能的分子标记辅助选择育种提供理论支撑。

大麦耐盐相关性状的全基因组关联分析

为挖掘控制大麦耐盐相关性状的重要位点及候选基因,以国内外不同遗传背景的164份大麦品种为材料,在大麦萌发期,用200 mmol·L^(-1)NaCl处理种子,测定大麦相对发芽率、生根数、根长、芽长、鲜重5个指标并分析其相关性。结果发现,200 mmol·L^(-1)NaCl处理显著影响了大麦的生长,5个被测指标的变异系数为20.29%~63.00%。除相对发芽率外,其他性状间均呈显著正相关,相关系数为0.41~0.68。通过全基因组关联分析,发现148个SNP位点与大麦耐盐性显著关联;筛选出5个可靠SNP位点,分别分布在1号、2号、3号、6号、7号染色体上。通过比较大麦基因组,挖掘出26个可能与大麦耐盐性状密切相关的候选基因,包括HORVU7Hr1G097370和HORVU7Hr1G097390编码碱性亮氨酸拉链域转录因子家族蛋白、HORVU7Hr1G096920编码高亲和K^(+)转运体、多个基因家族编码过氧化物酶超家族蛋白等。这些候选基因可为大麦耐盐品种选育提供参考。

基于55K SNP芯片的小麦籽粒主要品质性状的全基因组关联分析

通过检测118份小麦材料3个环境下吸水率、蛋白质含量、容重、湿面筋含量、面团稳定时间、面团形成时间、沉降值和出粉率8个小麦籽粒品质的表型值,结合小麦55K SNP芯片分析基因型,采用Q+K混合模型进行全基因组关联分析。在不同环境下, 8个籽粒品质性状均具有广泛变异,其中沉降值的变异系数最大为16.47%~17.03%,各品质性状遗传力为0.71~0.85。118份小麦材料被分为3个亚群,亚群Ⅰ包括41(34.75%)份,安徽供试材料占绝大部分;亚群Ⅱ包括32 (27.12%)份,是以安徽、江苏、四川为主体的群体;亚群III包括45 (38.13%)份,主要为安徽及江苏省份材料。22个与小麦籽粒品质性状显著关联的稳定位点(P<0.001)在2个及以上的环境中被重复检测到,分布于染色体1B (4)、1D (1)、2B (1)、2D (1)、3B (2)、3D (1)、4D (1)、5A (1)、5B (1)、5D (3)、6B (2)、7B (3)和7D (1),解释了8.53%~16.32%的表型变异。稳定位点中包含3个一因多效显著关联位点, 14个可能控制小麦品质性状的新遗传位点,并筛选出11个可能与小麦籽粒品质性状相关的候选基因;有利等位基因的数量越多,品质性状表型值越高,并发现了在8个主要品质性状均携带有利等位基因的载体材料,其中,华成859和济麦44包含最多的有利等位基因,可供改良小麦品质的育种亲本使用。本研究结果为小麦优良品质小麦培育提供了理论依据、亲本材料和分子标记。

小麦茎秆性状的转录组测序及全基因组关联分析

小麦的茎秆性状与倒伏紧密相关,发掘其显著关联的基因位点和候选基因,为解析小麦茎秆性状的遗传机制和分子标记辅助育种提供依据。本研究以黄淮南部地区的192份小麦品种为材料,利用小麦660KSNP芯片对7个环境成熟期和4个环境灌浆中期的14个茎秆性状进行了全基因组关联分析(GWAS),同时利用RNA-seq分析了基部前二节间强度和直径的差异表达基因。结果表明,所有性状的成熟期与灌浆中期的差异均达到极显著水平。与灌浆中期相比,成熟期的重心高度增幅较大,基部第二和第三节间长度增加,其他性状均降低。GWAS共检测出163个与茎秆性状相关的稳定SNP标记(MTA),其中45个具有基因或蛋白注释,与转录组联合分析,共筛选到3个与小麦茎秆性状相关的候选基因。推测候选基因TraesCS5A02G522100通过合成异戊二酸类化合物调节小麦的光合作用以及通过调节固醇的生成提高细胞膜的稳定性和渗透性,进而促进茎秆的发育,改善茎秆性状。候选基因TraesCS1D02G390600直接参与小麦茎秆细胞分裂和器官的形成,使茎秆变粗,充实度增加。候选基因TraesCS7A02G481800在小麦中通过参与细胞间的信号传递过程,调控茎秆的发育、应激响应等过程。这些候选基因通过qRT-PCR验证,其基因的表达趋势与转录组测序所得结果基本一致。

青贮玉米品质相关性状的全基因组关联分析

为了初步揭示玉米粗蛋白含量、淀粉含量、中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)含量、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率等性状的遗传规律,按照随机区组设计将183份自交系为材料种植于贵阳,测定玉米粗蛋白含量、淀粉含量、NDF含量、ADF含量、可溶性糖含量和体外干物质消化率,利用Maize SNP 50芯片对供试材料进行基因分型,采用混合线性模型进行全基因组关联分析,结果显示,分别鉴定出31、61、11、36、20和42个与粗蛋白、淀粉、NDF、ADF、可溶性糖及体外干物质消化率显著相关的单核苷酸多态性位点(SNP)(P<0.001),对表型变异的解释率分别为5.80%~11.40%、5.78%~11.38%、5.78%~7.85%、5.81%~10.37%、5.78%~7.35%和5.79%~11.33%。同时,发现SYN6712、PHM1190.3、SYN7541和PZE-104072386属于一因多效位点;其中,6号染色体上的SYN6712、PHM1190.3和SYN7541同时与淀粉、体外干物质消化率显著关联,4号染色体上的PZE-104072386同时与ADF、可溶性糖显著关联,经过等位变异鉴定发现T/T基因型是SYN6712和PHM1190.3的优异等位变异,并挖掘到了Zm00001d037272、Zm00001d037386、Zm00001d037532和Zm00001d051166等候选基因。

沙乌头猪繁殖性状全基因组关联分析

试验选取103头沙乌头猪母猪为研究对象,利用猪50K SNP芯片对猪耳组织DNA进行基因型分型,数据质控后,利用全基因组关联分析技术对影响猪繁殖性状的关键位点进行鉴别。结果表明:103头沙乌头猪母猪的耳组织DNA经基因分型质控后剩余44 739个SNPs位点用于关联分析。平均亲缘关系系数为0.03,亲缘关系较远,不存在明显的群体分层。与活仔数显著关联的SNP有19个,候选基因包括VANGL2、PEX19和USP7等;与出生窝重显著关联的SNPs有6个,候选基因包括U6、SOCS2和IRAK4等;与断奶窝重显著关联的SNPs有2个,候选基因包括QDPR、CLRN2和MED28等。根据基因功能注释推测SOCS2、QDPR和MED28可能是影响沙乌头猪繁殖性状的重要候选基因。本研究为解析沙乌头猪的部分繁殖性状及改善沙乌头猪繁殖性能的方案提供理论依据,同时为沙乌头猪的繁殖性状选育提供分子标记。

大麦籽粒相关性状全基因组关联分析

大麦籽粒形状和千粒重是决定大麦产量及用途的主要因素,挖掘相关候选基因对于提高大麦产量和品质具有重要意义。以国内外具有代表性的242份大麦自然群体为研究对象,对粒长、粒宽和千粒重进行全基因组关联分析。研究结果表明,大麦籽粒大小和千粒重表型变异丰富,变异系数范围为6.65%~19.98%。粒长、粒宽与千粒重均呈极显著正相关,且千粒重与粒宽的相关性高于粒长的。3个性状共检测到52个相关的SNP位点,在7条染色体均有分布。通过比对分析,筛选了6个相关性状的候选基因,在7号染色体上的乙烯响应因子与粒宽、千粒重均相关,表明该基因存在一因多效的功能。研究结果为大麦产量、品质的遗传改良提供了基因资源和理论基础。