科研产出
基于NCⅡ遗传交配设计的籼稻抽穗期全基因组关联分析
《作物学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：抽穗期受光温资源和基因网络的共同调控,影响作物产量和品种的地域适应性,通过关联分析鉴定与抽穗期性状相关的显著位点和基因,对解析抽穗期的遗传基础具有重要意义。本研究按照双因素交叉式遗传设计（North Carolina design Ⅱ, NCⅡ）将115份籼稻品种作为父本, 5份不育系作为母本,进行测交,得到了575个F1代的测交群体。对亲本和F1代抽穗期的表型值、亲本品种群体的一般配合力、F1代群体的特殊配合力和超亲优势值进行全基因组关联分析,（1）共定位到104个关联位点,分布在12条染色体上。其中,第4条染色体上检测到的显著位点最多,为16个。在亲本的抽穗期表型、一般配合力、F1代的抽穗期表型、特殊配合力、超亲优势值5个数据集中分别检测到6、5、15、57和21个。对这5个数据集中的显著关联位点进行表型变异分析,发现在亲本抽穗期表型、一般配合力、F1代抽穗期表型、特殊配合力和超亲优势值这5个数据集中的显著关联位点对表型变异的总贡献率（phenotypicvariation explained, PVE）分别为79.57%、10.51%、33.35%、56.42%和54.86%。其中, 25个位点在多个数据集中被检测到,可能为抽穗期相关的热点区域。（2）通过关联分析得到的显著位点与日本晴参考基因组注释信息比对,共检测到5个已克隆抽穗期基因,其中3个基因与显著关联位点的基因组距离小于200 kb,对这3个基因中的单倍型组合与单个基因的优异单倍型进行比较发现,亲本品种群体中单倍型组合SDG724 （Hap.A）＿Hd17 （Hap. E）＿Ghd7 （Hap. A）的对应的水稻单株籽粒产量较高,抽穗期较长,该组合中各基因的单倍型对应于单个克隆基因的优异单倍型,表明优异单倍型的聚合的常规稻,具有更高的产量和更长的抽穗期。测交子代未见此情形,测交子代群体中SDG724（Hap.I）＿Hd17（Hap.K）＿Ghd7（Hap.I）的单倍型组合形式的水稻有适中的抽穗期和较高的产量,说明测交子代的抽穗期遗传机制较父本（常规水稻品种）复杂。全基因组关联分析和单倍型分析相结合,能利用到多个SNP提供的连锁不平衡信息,提高了基因检测效率,对培育高产的水稻品种具有重要的指导意义。
关键词： 水稻 抽穗期 全基因组关联分析 单倍型 NCⅡ遗传设计
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栽培稻芽期耐低温全基因组关联分析
《中国农业科学 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]水稻是重要的粮食作物,芽期是水稻生长发育过程中最脆弱的时期,直播稻遭遇冷害时发芽率大幅降低,减产严重.深入了解耐冷性的遗传机制,为培育芽期强耐受性水稻品种奠定基础.[方法]以世界范围内14个国家代表性的238份水稻种质资源为试验材料,于2021和2022年在沈阳开展表型鉴定试验,统计不同水稻品种在人工气候培养箱15℃低温条件下第1—10天的发芽率和相对发芽率,利用R语言绘制5—10 d的频率直方图,通过表型丰富度Hill值选择宜作关联分析的天数,将发芽率和相对发芽率表型数据与重测序数据相结合,进行基于混合线性模型MLM(QK)的全基因组关联分析,并对所获得的SNP位点进行耐冷候选基因的预测.[结果]发芽率频数分布直方图和表型丰富度计算结果显示第8天发芽率多态性最好,其Hill值为0.84,高于其他几天发芽率(0.48—0.83),可用于全基因组关联分析;主成分分析结果显示,这些水稻品种可以分为indica、aus、temperate japonica、tropical japonica和aromatic 5个亚群;2个指标进行的GWAS分析检测到3个相同的显著性SNP位点,均位于第4染色体,解释表型的11.9%—25.4%;在上下游各50 kb进行基因搜索,共发现24个相关候选基因,进一步开展LD和单倍型分析,发现LOC_Os04g24840和LOC_Os04g25140的不同单倍型耐冷性之间存在极显著差异.LOC_Os04g24840被编码区SNP分为5个单倍型,且Hap_3的耐冷性显著强于Hap_1;LOC_Os04g25140被编码区SNP分为18个单倍型,且77 bp处的氨基酸变异(S>L)存在籼粳差异.结果表明,编码糖基转移酶的基因LOC_Os04g24840和编码F-box蛋白基因LOC_Os04g25140可能与水稻芽期耐冷性密切相关.[结论]在238份水稻种质资源中共检测到3个与芽期耐冷性显著关联的SNP位点,筛选出2个与水稻芽期耐冷性相关的候选基因.
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水稻资源开花期耐热性的全基因组关联分析
《植物遗传资源学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：水稻在开花期对高温非常敏感,挖掘耐热种质并解析耐热性的遗传机制,有助于水稻的耐热性遗传改良。本研究选取205份国内外种质资源,在抽穗开花期对遇高温的稻穗进行标记,以高温下标记穗的结实率作为耐热指标,结合高密度SNP标记进行全基因组关联分析并初步预测候选基因。结果表明:不同水稻种质的耐热性差异明显,高温下的结实率最低为19.0%,平均值为64.0%,中位值为65.9%,最高值为86.6%,其中06-32、剪刀齐、娄早籼5号等17份种质的耐热性较强;全基因组关联分析共筛选到130个与耐热性显著关联的SNP标记,并鉴定到18个耐热QTL,其中6个QTL与已报道的耐热相关QTL共定位;qHT4-6与耐热性的关联度最高,根据该区间lead SNP的单倍型分类,G单倍型材料的开花期耐热性显著强于A单倍型材料,该区间附近有7个基因可能受高温调控。
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水稻种子耐厌氧萌发全基因组关联分析
《植物遗传资源学报 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：本研究通过解析水稻芽期耐淹性的遗传基础,挖掘相关QTL,筛选优良单株,为分子标记辅助育种提供优异种质和理论支撑。选取318份国内外水稻种质资源,在正常有氧和厌氧条件下测定种子萌发期的胚芽鞘长度,并计算相对胚芽鞘长度,通过整合基因型和表型数据进行全基因组关联分析。318份水稻种质间相对胚芽鞘长度差异明显,相对胚芽鞘长度的平均值为-0.238,中位值为-0.342,最低值为-0.923,最高值为3.069。全基因组关联分析共鉴定到83个SNP与种子耐厌氧萌发性状显著相关。通过合并距离较近的SNP,共鉴定到27个耐厌氧萌发QTL,3个QTL与已报道的耐厌氧萌发QTL位置相近。其中qAG4-2与耐厌氧萌发性状的关联度较高,共有20个候选基因位于qAG4-2内,其中1个基因在厌氧条件下相对于正常有氧条件上调表达,2个基因下调表达。本研究挖掘的控制水稻耐厌氧萌发的QTL及优异种质资源将为水稻耐厌氧育种提供重要支撑。
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基于MAGIC群体的水稻抽穗期和产量相关性状全基因组关联分析
《中国水稻科学 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：【目的】挖掘水稻抽穗期和产量相关性状新基因,并筛选携带有利等位基因的优良株系,为分子标记辅助育种提供新基因和优异种质。【方法】以多亲本重组自交系群体MAGIC-Hei群体为材料,分别于2017和2018年连续两年种植于湖南长沙开展抽穗期和产量性状表型调查,基于基因分型(genotypingbysequencing,GBS)技术进行全基因组关联分析发掘影响水稻抽穗期、单株有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重和单株产量性状QTL。【结果】在两个环境下共计检测到26个控制抽穗期和产量相关性状的QTL,分布于除第10染色体外的其他染色体上。其中,11个位点为新位点,1个新位点(qNTP9)在两年均被检测到,该位点受环境影响较小,可用于进一步的精细定位和基因克隆。根据抽穗期和产量性状表型数据,结合SNP基因型筛选到5个携带有利等位基因的优良株系,可用于将来的水稻高产育种。【结论】本研究发掘一批新的水稻抽穗期和产量相关性状QTL位点,可有效加速水稻遗传研究和高产育种进程。
关键词： 多亲本重组自交系群体 抽穗期 全基因组关联分析
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