CIMMYT新引进合成小麦株高性状全基因组关联分析

作者：张红杰; 邓中印; 陶姝; 孙国梁; 贾美玲; 王振玉; 廖如意; 郑兴卫; 李爱丽; 毛龙; 郑军^*; 耿帅锋^*

来源：植物遗传资源学报, 2021, 22(04): 1054-1067.

DOI：10.13430/j.cnki.jpgr.20201208002

• 合成小麦
• 株高
• 55K SNP芯片
• 全基因组关联分析

株高是影响小麦产量的重要农艺性状。本研究对从国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)新引进的152份合成小麦在3个环境下的株高进行了观察和统计,并利用55 K单核苷酸多态性(SNP,single nucleotide polymorphism)芯片进行全基因组关联分析(GWAS,genome-wide association study),以挖掘与株高相关的新的遗传位点。结果表明:合成小麦株高呈正态分布,变异丰富。不同环境下的平均株高为97.9 cm,显著高于栽培小麦(70.5 cm),但低于黄淮麦区农家小麦(114.8 cm)。方差分析显示3个环境下,株高在基因型之间都表现出极显著的差异。3个环境下联合方差分析发现株高表型在基因型、环境以及基因型环境互作方面表现出极显著的差异。对获得的55K SNP标记经最大杂合率、最小等位基因频率及最大等位基因频率过滤,在合成小麦群体中发现37916个有效SNP,其中A、B和D 3个亚基因组上各有14404个、14566个和8946个。群体结构分析结果表明,152份合成小麦可分为3个类群。利用混合线性模型(MLM,mixed liner model)对不同环境下平均株高和最佳线性无偏预测值(BLUP,best linear unbiased prediction)进行GWAS分析,筛选到24个显著标记(P≤0.0001),分别位于1A、3B、4A、4B、4D、5A、5B、6A、6D和7B染色体上,单个标记可解释12.33%～20.10%的表型变异。BLUP值分析共获得10个显著标记,对标记物理位置3 Mb左右距离内的669个基因进行转录组数据筛查,得到131个在茎或叶中高表达(TPM≥5)。通过与水稻同源基因的比较,明确其中5个基因可能与小麦株高发育有关。鉴于这些位点与以往已定位的株高数量性状位点并不重叠,本研究的工作可为小麦株高改良提供新的种质和分子标记。

• 单位
  中国农业科学院作物科学研究所; 山西大学; 山西农业大学; 生物工程学院