玉米农艺性状配合力全基因组关联分析和预测

摘要

一般配合力(GCA)是评价亲本自交系利用价值的一个重要指标。为解析玉米配合力遗传机理,以NCII遗传交配设计获得的537份杂交组合为材料,结合玉米5.5K液相育种芯片的11734个高质量单核苷酸多态性(SNP)标记,采用7种多位点全基因组关联分析(MGWAS)方法挖掘新乡、周口和综合环境穗行数、粒长和粒宽GCA显著关联位点,并在MGWAS研究基础上利用5种基因组选择方法对GCA效应开展预测研究。结果表明,共检测到46个SNPs与穗行数以及2个籽粒性状GCA显著关联(P<8.52×10^(-7)),其中10个位点被2~5种MGWAS方法同时检测到,8个SNPs被至少2个环境共定位。6个SNPs(1_43440622、2_69742504、2_71037706、2_197716855、5_219239213和8_134634317)为环境稳定和MGWAS方法稳定重叠的位点,是控制穗行数和籽粒性状GCA效应的重要位点。穗行数和粒宽GCA利用5种随机效应模型取得较高的预测准确性,为0.62~0.74,粒长GCA基因组预测精度较低,为0.28~0.45。3个环境中,多数情况下将不同MGWAS挖掘的显著SNPs作为固定效应加入最佳线性无偏估预测(GBLUP)和再生核希尔伯特空间(RKHS)会提高穗行数和2个籽粒性状GCA的预测准确性,穗行数和粒宽的提高率为0.66%~15.96%,粒长的提高率为9.26%~83.05%。本研究结果为后续基因功能验证以及关键位点的基因组选择辅助育种提供了重要基因信息和技术指导。