全基因组关联分析(GWAS)鉴定水稻氮素利用效率候选基因

作     者：吕阳 刘聪聪 杨龙波 曹兴岚 王月影 童毅 Mohamed Hazman 钱前 商连光 郭龙彪 LU Yang;LIU Congcong;YANG Longbo;CAO Xinglan;WANG Yueying;TONG Yi;Mohamed Hazman;QIAN Qian;SHANG Lianguang;GUO Longbiao

作者机构：沈阳农业大学水稻研究所沈阳110161 中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室杭州311401 中国农业科学院农业基因组研究所深圳518120 埃及农业研究中心农业遗传工程研究所埃及吉萨12588 尼罗河大学生物技术学院埃及谢赫·扎耶德12588 (深圳)生物育种技术有限公司深圳518120 

出 版 物：《中国水稻科学》 (Chinese Journal of Rice Science)

年 卷 期：2024年第38卷第5期

页      面：516-524页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2022YFE0139400) 国家自然科学基金青年科学基金资助项目(32101718) 深圳市科技计划资助项目(GJHZ20190821163601707) 埃及科学、技术和创新基金管理局项目 

主　　题：水稻 氮素利用效率 叶宽 全基因组关联分析 

摘      要：【目的】挖掘水稻氮高效的种质和基因资源,揭示其分子机制和遗传效应,是当前水稻氮素利用效率(NUE)研究的重要内容和目标。【方法】为了鉴定与水稻NUE相关的变异位点和候选基因,我们收集了190份亚洲稻为关联群体,通过质量过滤和群体频率过滤筛选出3,934,195个高质量的单核苷酸多态性(SNPs)位点,在大田条件下设置低氮(N_(1),90kg/hm^(2))和常规氮(N_(2),180kg/hm^(2))水平,成熟期调查水稻剑叶叶宽在低氮和常规氮处理下的表型数据,结合FarmCPU和MLM模型进行全基因组关联分析(GWAS)。【结果】通过植株在不同氮水平下的叶宽表型数据,计算该群体在低氮和常规氮水平下的剑叶宽表型比值Q(N_(1)/N_(2)),Q值呈现正态分布的特征。对Q值进行全基因组关联分析,在12条染色体上共鉴定了100个显著位点,确定了39个候选QTLs,包括已克隆NUE相关基因OsNR1.2和OsNAC42。进一步鉴定了候选基因OsNR1.2和OsNAC42的优异单倍型和潜在的优势单倍型组合,为水稻NUE的改良提供了有价值的资源和信息。【结论】利用GWAS和单倍型分析,揭示了水稻剑叶叶宽在不同氮处理下的遗传基础,鉴定了与NUE相关的候选QTLs和基因,包括OsNR1.2和OsNAC42。通过组合单倍型分析,鉴定了两个基因的优势单倍型组合,为水稻NUE的改良提供了有价值的资源和信息。