小麦穗发芽性状的全基因组关联分析

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/TraeCS6B01G516700LC/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.