小麦籽粒砷含量全基因组关联分析及候选基因预测

文献类型： 中文期刊

第一作者： 时夏

作者： 时夏;孙东玲;常阳;李文旭;代资举;周正富;吴政卿;雷振生

作者机构：

关键词： 小麦;籽粒As含量;全基因组关联分析;优势和劣势单倍型;聚合育种;候选基因预测

期刊名称： 河南农业科学

ISSN： 1004-3268

年卷期： 2025 年 54 卷 010 期

页码： 21-32

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 以包含207个小麦品种(系)的自然群体为材料,利用小麦660K SNP芯片进行基因分型,并结合不同环境下表型数据和最佳线性无偏预测(BLUP)值对小麦籽粒砷(As)含量进行全基因组关联分析(GWAS),鉴定其遗传位点,预测候选基因,并利用单倍型分析、线性回归分析方法对小麦籽粒As含量稳定遗传SNP位点的优势、劣势单倍型及其聚合效应进行分析,为小麦籽粒As生物强化育种提供理论依据.结果表明,小麦自然群体籽粒As含量在多个环境下均存在明显变异,各环境下籽粒As含量均呈正态分布.采用混合线性模型(MLM)在全基因组水平上共鉴定到67个SNP与小麦籽粒As含量显著关联,其中,位于 1A、2A、2D、3B、6B 染色体上的 6个SNP(AX-110393422、AX-110370420、AX-109339465、AX-109455432、AX-109359598、AX-111655266)在多个环境下表现稳定,为稳定遗传数量性状核苷酸位点(QTN);同时发现在6B染色体末端存在1个SNP热点区域,峰值SNP AX-111655266在所有环境下均被检测到,且与小麦籽粒As含量关联程度最高,可解释表型变异的15.14%~21.53%,为主效QTN.基于小麦表达谱公共数据和自然群体籽粒灌浆20 d的候选基因差异表达分析结果,结合物理位置、基因功能注释等信息进行候选基因预测,发现与SNP AX-111655266紧密连锁的候选基因TraesCS6B02G418600编码类磷酸转运蛋白PHO1,可能参与As的跨膜运输和信号转导,为控制小麦籽粒As含量的主效基因;其余5个SNP位点的候选基因分别为TraesCS1A02G346700、TraesCS2A02G106800、TraesCS2D02G171500、TraesCS3B02G131500、TraesCS3B02G252500,分别编码 F-box 蛋白、硫胺素焦磷酸激酶1、类GEM蛋白1、类泛素结合酶E2蛋白、蛋白磷酸酶2C家族蛋白,为控制小麦籽粒As含量的候选基因.6个稳定遗传SNP位点在所有环境下,优势单倍型群体籽粒As含量均极显著低于劣势单倍型群体.此外,随着优势单倍型数量的增加,小麦籽粒As含量逐渐降低,具有明显的加性效应.

分类号： S512

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