基于NCⅡ遗传交配设计的籼稻抽穗期全基因组关联分析

徐凯; 郑兴飞; 张红燕; 胡中立; 宁子岚; 李兰芝; 《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