干旱胁迫下甘蓝型油菜籽粒含油量和蛋白质含量变化的全基因组关联分析

摘要：

[目的]干旱是甘蓝型油菜生长发育过程中一种常见的非生物胁迫,严重影响了其产量和品质.联合全基因组关联分析和转录组差异表达分析,筛选干旱胁迫条件下影响甘蓝型油菜籽粒含油量和蛋白质含量变化的候选基因,为解释干旱胁迫下甘蓝型油菜籽粒含油量及蛋白质含量的变化提供理论基础.[方法]利用旱棚盆栽方式模拟干旱胁迫环境,使用183份甘蓝型油菜构成的自然群体,于2019和2020年在模拟干旱胁迫条件下收获2年的籽粒,并进行籽粒含油量以及蛋白质含量的测定,将得到的表型数据与60K芯片的基因型数据(包含34103个SNP)进行全基因组关联分析,同时,结合相同处理下花后不同干旱时间段(30、40和50 d)的籽粒转录组差异基因数据,筛选共有基因,并利用甘蓝型油菜和拟南芥数据库注释信息、已报道的相关文献和转录组差异基因表达水平鉴定与干旱胁迫下甘蓝型油菜籽粒含油量及蛋白质含量变化相关的候选基因.[结果]通过对2年间籽粒含油量和蛋白质含量的分析,发现材料重复性较好,干旱胁迫造成甘蓝型油菜籽粒的含油量下降,蛋白质含量上升;全基因组关联分析得出的最佳模型主要为一般线性模型下的Q或na?ve模型,共检测出38个显著关联位点(P<1/31597或P<1/31278),主要分布在A03(6个)、A04(8个)和C03(8个)染色体,各位点分别对含油量和蛋白质含量变化的贡献率均超过10％,其中含油量变化位点最大贡献率为23.97％,蛋白质含量变化位点最大贡献率为22.21％.通过整合全基因组关联分析和转录组分析,筛选出256个共有基因,根据基因注释和文献报道鉴定出与干旱胁迫下含油量及蛋白质含量变化相关的25个候选基因,其中包含转录因子(如bZIP transcription factor GBF6、TALE transcription factor ATH1、MYB-like Domain transcription factor MYBD、NAC transcription factor ANAC029和ERF transcription factor ERF111)、相关激酶(如与油脂相关的蛋白激酶CIPK9、水分胁迫响应激酶PIP5K1和代谢相关激酶PFK7)、相关蛋白(如与油脂相关转运蛋白ABCA9、与蛋白相关的存储蛋白CRU3、胁迫响应蛋白HUP26和M10、叶绿体蛋白DG238和CP12)等,涉及生长发育、光合反应、物质运输等多个生物学过程.[结论]鉴定出25个相关候选基因,可能响应干旱胁迫,并影响油菜籽粒蛋白质和含油量的积累.

关键词：甘蓝型油菜、干旱胁迫、含油量、蛋白质含量、候选基因

所属期刊栏目：56

分类号：S512.1;S831.2;Q945.78

资助基金：重庆市研究生科研创新项目;国家自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-02-20（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：17-30,中插6-中插10