科研产出
ICARDA引进-小麦苗期抗旱性的全基因组关联分析
《中国农业科学 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：【目的】干旱是限制小麦生产最主要的逆境因子之一。挖掘、鉴定优异抗旱新种质、克隆抗旱新基因，以期丰富我国小麦抗旱遗传基础，为小麦抗旱遗传改良提供材料。【方法】以198份从国际干旱地区农业研究中心（ICARDA）引进的抗旱种质为材料，采用PEG-6000模拟干旱方法，通过调查苗期干旱和正常条件下的地上部鲜重、地下部鲜重、生物量和根冠比4个性状，鉴定、评价其抗旱性，结合660K SNP芯片对其抗旱性进行全基因组关联分析，发掘抗旱性相关染色体区间及关联位点，结合干旱胁迫下根等多组织的表达量数据，筛选抗旱性相关基因，最后以强抗旱性品系IR214和干旱敏感品系IR36为材料，利用qRT-PCR方法对候选基因进行验证，并分析关键候选基因的优异单倍型。【结果】干旱胁迫下，小麦的生长发育受到显著抑制，各性状表型均显著低于正常对照，不同小麦品系间也表现出显著差异，4个性状在2种处理下均呈现正态分布，变异系数为0.363—0.760，多样性指数为0.310—0.400；基于加权隶属函数值（D值）综合评价各个品种的抗旱性，发现品系IR214的D值最大，为0.851，其次为IR92、IR213、IR235和IR218等，它们可作为新的优异抗旱种质；在此基础上，通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS），共检测到102个与4个性状抗旱系数显著关联的SNP位点，表型变异解释率范围为1.07%—38.70%，其中，与地上部鲜重相关的位点60个、地下部鲜重相关位点1个、生物量相关位点36个以及根冠比相关位点5个；基于基因组注释信息，筛选到31个抗旱相关基因，结合根等不同组织的RNA-seq数据，筛选出4个抗旱候选基因，对差异表达的候选基因进行qRT-PCR验证，鉴定到2个关键抗旱候选基因；最后，分析候选基因的单倍型效应，发现TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点，2种基因型在抗旱性状上具有显著差异，是潜在的功能位点。【结论】共检测到102个与苗期抗旱性显著关联的位点，筛选出TraesCS5B02G053500和TraesCS6A02G048600 2个关键候选基因，TraesCS6A02G048600的AX-86174509位点是潜在的抗旱性功能位点。
关键词： 小麦 干旱胁迫 660K SNP芯片 全基因组关联分析 候选基因
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普通小麦根系建成相关性状的全基因组关联分析
《植物遗传资源学报 》 2020 北大核心 CSCD
摘要：根系建成(RSA,Root system architecture)决定根系系统的构成,在作物生长发育过程中起着不可替代的作用.解析小麦根系建成遗传机制、选育具有较好根系建成的品种对于小麦高产、抗逆育种具有十分重要的意义.全基因组关联分析(GWAS)是解析小麦复杂数量遗传性状遗传机制的有效方法.本研究基于全基因组关联分析方法,发掘根系建成相关性状关联位点,以期为小麦根系建成分子育种提供参考.对160份来自于河南和山东等地的小麦品种根系建成相关性状(总根长、总根表面积、总根体积、平均根直径和根尖数)进行统计评价,并结合660K SNP芯片数据进行全基因组关联分析.检测到23个关联位点,分布于1A、2A、2B、3B、4A、5A、5B、5D、6A、6B和7B染色体上,解释7.2%~12.8%的表型变异.其中,11个位点与已报道的位点一致,其他12个位点为新的位点.本研究对于解析根系建成遗传机制,选育高产、抗逆小麦品种具有重要意义.
关键词： 普通小麦 根系建成 全基因组关联分析 660K SNP芯片
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缺铁胁迫对小麦苗期叶绿素含量的影响及SPAD值的GWAS分析
《山东农业科学 》 2018
摘要：小麦叶绿素含量与产量密切相关,而SPAD值与叶绿素含量呈显著正相关。本文以保存的189份山东省小麦种质资源为研究对象,测定缺铁胁迫下小麦苗期叶片的SPAD值,并进行全基因组关联分析(GWAS)。结果表明,正常培养条件下,SPAD值均值为39.18,变幅为28.33~48.19;缺铁胁迫条件下,SPAD值均值为3.56,变幅为0.07~12.87;胁迫指数均值为-90.89,变幅为-99.83~-68.06,品种间存在极显著差异。利用可变类平均法进行系统聚类,欧式距离为10时,可划分为5大类群。根据不同类群缺铁胁迫SPAD值和胁迫指数的变化特点,供试小麦材料可分为铁耐受型、中间型和敏感型。全基因组关联分析结果显示,在正常处理下,检测到与SPAD值显著关联的SNPs位点23个,分布于1A、2A、2D、3A、3B、4A、4B、4D、5A、5D、6A、6B、6D和7B等染色体上,其中在3B染色体上检测到4个显著的SNPs位点,可能存在与叶绿素含量相关的基因。对于铁耐受型小麦材料的利用,有助于小麦产量和适应性相关性状的遗传改良;对关联SNPs位点的深入研究,有利于深入了解铁与小麦叶绿素合成和调控的遗传机制。
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芝麻发芽期耐盐性鉴定方法研究及耐盐候选基因的挖掘
《中国农业科学 》 2018 北大核心 CSCD
摘要：【目的】确定芝麻发芽期耐盐性鉴定适宜的Na Cl胁迫浓度和评价指标,发掘耐盐种质和耐盐相关重要基因,为芝麻耐盐性大规模鉴定、遗传改良和耐盐机理研究提供方法借鉴和优异基因资源。【方法】以8份耐盐性差异较大的芝麻种质为材料,在不同浓度的Na Cl(0、50、100、150、200和250 mmol·L-1)胁迫下发芽,测定其发芽势、成苗率、根长、芽长和鲜重等指标,通过对指标值的方差分析、主成分分析、隶属函数和相关性分析等,筛选芝麻发芽期耐盐性鉴定适宜的Na Cl处理浓度和评价指标。以100 mmol·L-1 Na Cl溶液为处理浓度,相对成苗率为鉴定指标对71份芝麻核心种质进行发芽期耐盐性鉴定和全基因组关联分析,并对获得的候选基因进行功能注释;通过Na Cl胁迫下芝麻幼苗叶片转录组测序和荧光定量PCR分析候选基因的表达模式,筛选耐盐相关候选基因。【结果】对不同浓度Na Cl胁迫下8份芝麻材料发芽各指标进行统计和方差分析表明,100 mmol·L-1的Na Cl处理下,除发芽势外,发芽指数、活力指数、成苗率、根长、芽长和苗鲜重的标准偏差值均较大,所有指标在0.05水平上均存在显著差异,100 mmol·L-1的Na Cl溶液可以作为芝麻发芽期耐盐性鉴定的适宜胁迫浓度;相对成苗率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数、相对芽长、相对根长和相对鲜重7个指标与芝麻发芽期耐盐性关系密切,贡献率较高,可以作为芝麻发芽期耐盐性鉴定的评价指标。71份芝麻核心种质材料的相对成苗率变异比较丰富,符合正态分布;通过对71份芝麻核心种质相对成苗率与SNP标记进行全基因组关联分析,检测到7个与芝麻发芽期耐盐性显著关联的SNP标记(LG5:688003、LG7:9582027、LG10:5274091、LG10:10788493、LG11:11924186、LG14:2128695和LG16:3930301),SNP标记上、下游各100 kb区间内共有基因67个,其中有功能注释的基因34个;通过耐盐材料S04在盐胁迫下的转录组测序和荧光定量PCR对预测的候选基因进行表达模式分析,共有21个候选基因受到盐胁迫诱导显著差异表达。【结论】芝麻发芽期耐盐性鉴定的适宜Na Cl胁迫浓度为100 mmol·L-1,相对成苗率等7个指标可以作为适宜的评价指标;检测到与芝麻发芽期耐盐性显著关联的SNP标记7个,并鉴定出耐盐候选基因21个。
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