粳稻分蘖数全基因组关联分析及候选基因的挖掘

摘要：

”目的”利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)检测与粳稻分蘖数显著相关的SNP位点,筛选影响分蘖数的候选基因,为分子辅助育种提高产量提供理论基础.”方法”利用295份来自世界各地的粳稻品种,于201 8和2019年分蘖盛期调查水稻分蘖数,结合高通量重测序获得的788 396个高质量多态性SNP,利用TASSEL 5.0软件的MLM模型进行全基因组关联分析,对GEC软件计算的有效独立SNP数目进行阈值确定,判定SNP标记与目标性状关联的显著性.根据2年检测到的峰值SNP和水稻每条染色体LD衰减距离,确定2年共定位分蘖数主效QTL,并进一步提取QTL区间内所有基因外显子区非同义突变SNP和启动子区SNP进行单倍型分析,结合基因注释筛选影响粳稻分蘖数候选基因.”结果”295份粳稻品种的分蘖数在2018和2019年总趋势基本一致,并且均具有较大的表型分布.通过全基因组关联分析,在P＜ 5.46×10-6阈值条件下,从第8、9和1 0染色体上共鉴定3个与粳稻分蘖数相关的QTL(qTiller8、qTiller9和qTiller10),其中,在2年中均检测到qTiller9,在201 8和2019年的表型贡献率分别为11.86％和10.61％,而qTiller8和qTiller10仅在201 8年被检测到,表型贡献率分别为9.36％和9.10％.对qTiller9区间内的全部15个基因进行单倍型分析,结果表明,在qTiller9区间内共有6个基因( LOC_Os09g25090、LOC_Os09g25100、LOC_Os09g25150、LOC_Os09g25190、LOC_Os09g25200和LOC_Os09g25220)的不同单倍型分蘖数之间存在极显著差异,LOC_Os09g25090被启动子区SN分为2种单倍型,hap2(TAA)分蘖数极显著大于hap1 (AGG);LOC_Os09g25100被非同义突变SNP分为2种单倍型,hap2(GAGA)分蘖数极显著大干hap1(AGCC);LOC_Os09g25150被非同义突变SNP分为2种单倍型,hap2(ATG)分蘖数极显著大于hap1 (GCC);LOC_Os09g25190被启动子区SNP分为2种单倍型,hap2 (GCATCGCATCGACGCCGA)分蘖数极显著大于hap1(ATGCTGATGAAGTCATCC);LOC_Os09g25200被非同义突变SNP分为2种单倍型,hap2(TAG)分蘖数极显著大于hap1(AGA);LOC_Os09g25220被非同义突变SNP分为2种单倍型,hap1 (GG)分蘖数极其显著大于hap2(AA).结合基因注释发现,LOC_Os09g25090和LOC_Os09g25100均预测编码钙调蛋白依赖性蛋白激酶,是脱落酸(ABA)表达所必需Ca2+的传感器,推测LOC_Os09g25090和LOC_Os09g25100为影响粳稻分蘖数的候选基因.”结论”筛选出LOC_Os09g25090和LOC_Os09g25100为影响粳稻分蘖数的候选基因.

关键词：粳稻、分蘖数、全基因组关联分析、单倍型分析、候选基因

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资助基金：国家重点研发计划;黑龙江省科学基金;“东农”学者计划青年才俊项目;黑龙江自然科学基金联合引导项目

在线出版日期：2020-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：3205-3213