小麦旗叶形态相关性状全基因组关联分析

• Published in: 作物学报 Vol. 49; no. 11; pp. 2886 - 2901
• Main Authors: 王睿, 任毅, 程宇坤, 王伟, 张志辉, 耿洪伟
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 新疆小麦产业体系创新团队,新疆乌鲁木齐 830052 12.11.2023; 新疆农业大学农学院/新疆农业大学优质专用麦类作物工程技术研究中心, 新疆乌鲁木齐 830052; 安阳工学院计算机科学与信息工程系, 河南安阳 455000; 新疆小麦产业体系创新团队,新疆乌鲁木齐 830052%新疆农业大学农学院/新疆农业大学优质专用麦类作物工程技术研究中心, 新疆乌鲁木齐 830052
• Subjects: 单倍型; haplotype; candidate genes; 候选基因; 全基因组关联分析; wheat; 小麦; morphological characters of flag leaf; 旗叶形态性状; genome-wide association analysis
• ISSN: 0496-3490
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.21085

小麦旗叶是进行光合作用的主要功能叶,对产量有着重要贡献.为了解小麦旗叶形态的遗传机制,挖掘旗叶形态相关性状的候选基因,本研究采用 300 份小麦品种(系),结合 90K SNP基因芯片对 5 种环境下正常灌溉(NI)和干旱胁迫(DS)条件下的旗叶长、宽、面积进行全基因组关联分析.结果表明,旗叶长、宽、面积在 2 种水分处理下表现出显著差异(P<0.05),在不同的环境下表现出丰富的表型变异,变异系数为 0.07～0.23.全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)结果显示,共检测到 37 个与旗叶长、宽、面积显著相关的稳定遗传位点,分布于 1D、2A、2B、3A、3D、4A、5A、5B、6A、6B、7A、7B染色体上,单个SNP位点可解释遗传变异为 3.70%～9.05%,其中正常灌溉下检测到 22 个稳定遗传位点,干旱胁迫下检测到 15 个稳定遗传位点.2 种处理下共同检测到的稳定遗传位点有 8 个,位于 2B、3A、5A、6A、7A、7B染色体上.在 2B、3A、6A、7A染色体上检测到 5 个同时与多个性状相关联的稳定遗传位点.对稳定遗传且贡献率较大的标记处进行单倍型分析,发现与旗叶长显著相关的 Kukri_c1406_275(R2=9.05%)标记存在 FLL-Hap1、FLL-Hap2 和 FLL-Hap3 三种单倍型,与旗叶面积显著相关的 wsnp_bq170165A_Ta_1_1(R2=7.88%)标记同样存在FLA-Hap1、FLA-Hap2 和FLA-Hap3 三种单倍型.结合表型分析,在 300份冬小麦品种(系)中含有FLL-Hap1(出现频率为 77.78%)或FLL-Hap2(18.89%)单倍型品种(系)的旗叶长显著高于含有FLL-Hap3(3.33%)单倍型品种(系)的旗叶长,含有FLA-Hap1(48.19%)单倍型品种(系)的旗叶面积显著高于含有FLA-Hap2(30.80%)或FLA-Hap3(21.01%)单倍型品种(系)的旗叶面积(P<0.05).不同单倍型在不同冬小麦品种(系)中分布不同,单倍型FLL-Hap1 在国外品种(系)占比较大,单倍型FLL-Hap2、FLL-Hap3 分别在北部冬麦区和西南冬麦区占比较大.单倍型FLA-Hap1 和FLA-Hap2 分别在西南冬麦区和北部冬麦区出现频率较高,单倍型FLA-Hap3 在所