多环境下玉米保绿相关性状遗传位点的挖掘

作     者：常立国 何坤辉 刘建超 CHANG LiGuo;HE KunHui;LIU JianChao

作者机构：西北农林科技大学农学院/农业农村部西北旱区玉米生物与遗传改良重点实验室/陕西省玉米工程技术研究中心 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2022年第55卷第16期

页      面：3071-3081页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金（31301830） 

主　　题：玉米 保绿性 全基因组关联分析 QTL定位 

摘      要：【目的】功能性保绿通常被认为是包括玉米在内的主要作物品种的理想性状。挖掘新的控制玉米保绿相关位点和候选基因，为玉米保绿遗传研究提供理论基础。【方法】以150份由许178和K12组配的重组自交系（recombinant inbred lines,RIL）群体为材料，通过Windows QTL Cartographer V2.5的复合区间作图法（composite interval mapping,CIM）对3个保绿相关性状（保绿度（visual stay green,VSG）、吐丝期绿叶数（green leaf number at silking stage,GLNS）和成熟期绿叶数（green leaf number at mature stage,GLNM））进行QTL定位。同时，以139份自然材料组成的关联群体为材料，基于混合线性模型（mixed linear model,MLM），结合50 790个高质量SNP标记，对这3个性状进行全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。【结果】基于CIM，利用单环境下的表型值和最佳线性无偏估计值（best linear unbiased prediction,BLUP）对GLNM、GLNS和VSG进行定位，共检测到37个QTL，分布在除第10染色体以外的其他染色体上，LOD范围为2.58—11.36，表型贡献率为4.34%—22.40%。GLNM、GLNS和VSG性状分别检测到14、12和11个位点。其中，4个遗传稳定的QTL(qGLNS2-1、qVSG1-1、qVSG1-2和qVSG7-1)，在3个及以上不同单环境中同时被检测到。利用MLM对保绿相关性状进行全基因组关联分析，共检测到44个超过阈值线的显著SNP，根据SNP标记在B73参考基因组的物理位置，发现共有15个位点落在连锁分析定位到的QTL区间内。【结论】通过QTL定位和全基因组关联分析共同检测到4个遗传稳定的共定位遗传区段（对应的B73参考基因组V4版物理位置区间为第1染色体6.2—8.2 Mb、第2染色体209.1—221.4 Mb、第6染色体96.8—102.1 Mb、第7染色体4.9—11.4 Mb），并挖掘到4个与光合作用和抗逆相关的候选基因（Zm00001d006119、Zm00001d018975、Zm00001d006535和Zm00001d036763）。