春小麦籽粒主要品质性状的全基因组关联分析

摘要：

[目的]挖掘小麦籽粒品质性状显著相关的SNP位点及候选基因,并揭示其遗传机理,为相关基因克隆和分子标记辅助选择提供理论依据.[方法]通过检测298份国内外春小麦品种(系)5个环境下蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、淀粉含量、籽粒硬度、出粉率和容重等7个籽粒品质性状的表型,并结合小麦55K SNP芯片,采用Q+K关联混合模型进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS).[结果]外引品种(系)、地方品种(系)和育成品种(系)的7个品质性状在不同环境下的变异系数分别为1.3％—13.4％、1.1％—18.6％和1.0％—13.9％.其中,外引品种(系)的蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值的变异系数均为最高;新疆自育品种的淀粉含量、籽粒硬度和出粉率的变异系数最大,而新疆地方品种的蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、淀粉含量、籽粒硬度和出粉率6个品质性状的变异系数均介于外引品种(系)和新疆自育品种(系)之间.群体结构分析表明,298份小麦品种(系)可分为3个亚群.其中,亚群1包含128份(43.0％)试验材料,主要是来自新疆的地方品种(系);亚群2包含24份(8.1％)试验材料,主要包括外引品种(系)和新疆地方品种;亚群3包含146份(48.9％)试验材料,主要是外引品种(系).连锁不平衡分析表明A、B和D基因组及全基因组的LD衰减距离分别为10、10、6和8 Mb,依据全基因组的LD衰减距离,将在物理图谱上前后8 Mb区间内的位点认定为一个候选位点.通过GWAS共检测到85个与7个小麦籽粒品质性状显著关联的稳定位点(P<0.001)贡献率为3.7％—10.9％.在1B、1D、2D、3A、3D、4A、4B、5A、6A、6D、7A和7D染色体上均检测到稳定且同时与多个性状关联的位点.其中,7A染色体上的AX-109452823—AX-110545157同时与蛋白质含量、淀粉含量、湿面筋含量、沉降值、出粉率和籽粒硬度相关,且同时在4个环境中均被检测到.对稳定的位点进行候选基因发掘,筛选到10个可能与小麦籽粒品质相关的候选基因.其中TraesCS4A01G299800(阳离子氨基酸转运蛋白)、TraesCS7A01G059500(色氨酸脱羧酶)、TraesCS7A01G331200和TraesCS7D01G418700(木葡聚糖内转葡糖基酶/水解酶)对调控小麦籽粒氨基酸含量有重要作用.[结论]检测到85个稳定的且与小麦籽粒品质性状关联的位点,并筛选出10个与小麦籽粒品质性状相关的候选基因.

关键词：小麦;籽粒品质性状;全基因组关联分析;SNP;候选基因

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资助基金：国家自然科学基金;乌鲁木齐市科学技术计划

在线出版日期：2021-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：4033-4047