小麦苗期耐低氮胁迫相关性状的全基因组关联分析

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:A75395100
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本试验以378份小麦品种(系)组成的自然群体为试验材料,对耐低氮相关性状进行测定,利用各指标耐低氮指数进行主成分分析,采用隶属函数法计算综合评价值(D),对其进行耐低氮品种的筛选;利用小麦660K SNP标记检测基因型,基于群体结构分析,进行苗期各性状耐低氮指数及综合评价值与基因型的全基因组关联分析,以挖掘苗期各性状耐低氮指数及综合评价值的显著关联位点,主要研究结果如下:1.小麦耐低氮品种资源的筛选。采用水培的方法,在低氮(0.4 mmol/L)和正常氮(4mmol/L)条件下,测定四叶期株高、根长、根条数、叶长、叶宽、叶面积、茎叶鲜重、根鲜重、植株总鲜重、茎叶干重、根干重、植株总干重和根冠比。利用综合评价值(D),对378份小麦品种苗期的耐低氮性进行评价,共筛选出16份表现高耐的小麦品种,D值为0.599~0.729,其中冀麦1号综合评价值最高,达到0.729,其次为藁优2018、石优20、济宁12、济南4号、济南8号、鲁麦3号、泾阳60、中农28、百农3217、泰山1号、小偃6号、扬麦158、济南16、石麦12和扬麦16,占供试材料的4.23%;敏感型有10个品种,D值为0.261~0.293,其中新乡9178综合评价值最低,为0.261,其次为克丰2号、博爱7023、淮麦33、莱州953、偃展4110、宁春4号、中焦3号、许科718和农大36,占供试材料的2.65%。2.多态性SNP位点的分布。利用小麦660K SNP芯片检测378份材料的基因型,共获得623998个SNP位点,剔除缺失率大于等于20%及次要等位基因频率小于等于5%的SNP位点,最终获得397642个多态性SNP位点,分布于21条染色体上。染色体3B的多态性SNP位点最多,4D最少;在A、B、D三个基因组中,第3同源群的多态性SNP位点数最多,第4同源群的多态性SNP位点数最少。比较3个基因组的多态性SNP位点数目,其顺序为B>A>D。3.采用混合线性模型(MLM)和交替运用固定效应和随机效应模型(Super CPU)进行耐低氮相关性状的关联分析,两种模型共检测到520个显著关联的SNP位点,其中MLM模型检测425个显著关联位点,Super CPU模型检测到184个显著关联位点。此外,两种模型检测到所有显著关联的SNP位点分布于21条染色体上,各性状单个标记位点解释的表型贡献率R2的范围为2.01%~20.30%,基因组分布情况为A(299)>D(125)>B(96),其中52个显著SNP位点具有一因多效性;两种模型共同检测到88个显著关联位点,分布于20条染色体上(除6D外),各性状单个标记位点解释的表型贡献率R2的范围为2.48%~20.30%,基因组分布情况为A(37)>B(28)>D(23),其中5个显著SNP位点具有一因多效性。4.AX-108755765(3D)、AX-109365367(4A)和AX-110668434(7B)3个位点不仅在两种模型共同检测的显著位点中具有一因多效性,同时也在上述52个一因多效中均与三个以上性状显著关联,对其上下游各500 kb范围内的基因进行功能注释,发现分别包含18、18和31个基因,其中发现在染色体3D的基因座编码DUF蛋白家族和b ZIP类转录因子可能与耐低氮性相关;在染色体4A的基因座编码DUF蛋白家族类、谷胱甘肽转移酶(GST)和BTB类转录因子可能与耐低氮性或氮代谢相关;在染色体7B的基因座编码抗病蛋白类和碳素酐酶(CA),这两类基因可能与耐氮性相关。
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