小麦产量及氮效率相关性状的全基因组关联分析

摘要：

[目的]探明控制产量及氮效率相关性状的稳定基因关联位点,为高产和氮素高效小麦育种及养分管理提供参考.[方法]采用134个小麦品种(系)为试验材料,依据小麦产量水平600和400 kg/hm2的需氮量设置正常氮(T1)和低氮(T2)2个处理,进行了2年田间试验,共形成4个处理环境.对小麦成熟期与产量及氮效率相关的14个性状进行了表型鉴定,采用GLM+Q一般线性模型和MLM+K+Q混合线性模型相结合的方法,利用群体差异SNP分子标记(90K SNP芯片)对小麦产量和氮效率相关性状进行全基因组关联分析.[结果]与正常氮处理相比,低氮处理条件下小麦籽粒产量、秸秆产量显著下降;所有性状的遗传力均在75％ 以上,其中小穗数的遗传力最高(95.12％).利用9329个SNP标记进行关联分析,共检测到382个SNP标记位点与供试14个性状存在显著关联(P≤0.001),分布在21条染色体上.有305个(79.84％)SNP标记位点仅在一个关联分析环境中被检测到;有77个位点在至少两种处理环境(包含平均值环境)中被检测到与同一性状显著关联(稳定关联标记).其中9个SNP标记位点在至少3个环境中被检测到.在4个环境下(包括平均值环境)均检测到的稳定关联位点有4个:BobWhite_c47168_598、Kukri_c31599_1456、wsnp_CAP11_c1761_958064和Excalibur_c62826_254,分别与穗粒数、籽粒氮含量和小穗数显著关联;同时与至少3个性状显著关联的SNP标记位点共12个,分别位于2A、3A、4A、5B和7B染色体上,贡献率为11.14％～22.97％,其中,标记BobWhite_c47168_598和Kukri_c31599_1456还分别定位了两个多环境(4种环境)稳定位点.根据12个与多性状共同定位位点和4个多环境(4个环境)稳定位点关联的SNP标记位置获得稳定位点附近区域的基因(基于LD block等方式估算的区间大小),使用NCBI中CDD工具和EnsemblPlants网站对这些基因进行基因功能注释,根据功能注释,共得到10个与产量和氮效率性状相关的候选基因.[结论]氮供应水平对小麦成熟期产量和氮效率相关性状均有显著影响,氮素累积量与小麦产量显著正相关.本试验中检测到的与产量及氮效率相关性状显著关联的位点中,79.84％的SNP标记位点仅在一个氮处理环境中出现,环境稳定性较差;4个位点在4个环境条件下均被检测到,环境稳定性较好;12个SNP标记位点同时与至少3个性状显著关联,涉及性状均为产量及氮效率相关性状,反映了籽粒产量与氮素效率之间的显著相关关系,也可能是同时控制这些性状的遗传热点位点.根据这些热点位点和环境稳定性好的位点筛选到10个与产量及氮效率相关性状有关候选基因,值得深入探讨.

关键词：小麦、全基因组关联分析、产量、氮效率

所属期刊栏目：27

分类号：S512.1;S828.2;S641.2

资助基金：科技创新工程项目2018YFJH0602

在线出版日期：2021-08-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：991-1003,中插1-中插15