水氮胁迫下小麦农艺性状的全基因组关联分析

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zyhui1984
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小麦是我国最重要的粮食作物之一,水分对小麦的生长发育有着重要的作用。氮素是小麦生长发育所需的大量营养元素之一,近年来,为了追求小麦产量的提高,氮肥的大量使用,导致氮素的利用率下降,不仅严重污染了环境,也增加了粮食生产成本。因此,挖掘水氮胁迫下小麦的优异基因位点,可为培育抗旱耐低氮的小麦品种提供基因资源。本试验以362份小麦品种组成的自然群体为试验材料,在水氮胁迫的环境下,测定小麦株高、旗叶长、旗叶宽、旗叶面积、穗长、有效分蘖、每穗可育小穗数、每穗总小穗数、每穗穗粒数、单株生物产量、单株经济产量、千粒重以及抽穗期13个农艺性状的表型值,然后通过混合线性模型(MLM)进行全基因组关联分析,并结合前人研究结果,对小麦抽穗期候选基因进行进一步的筛选与分析。主要研究结果如下:1.对水氮胁迫下的13个小麦农艺性状的表型数据进行描述性统计分析,结果表明,13个农艺性状的变异系数范围为11.27%—39.07%,变异范围较广,遗传基础丰富,且各个性状的测定值符合正态分布,适合进行全基因组关联分析。2.使用有效分蘖、可育小穗数、每穗粒数、单株经济产量和千粒重这5个产量相关性状指标对362份小麦品种的高产潜力进行综合评价。根据综合评价值(D)的聚类分析结果,将供试材料划分为5类,其中产量潜力最高的品种有13份,占供试材料的3.59%,产量潜力较高品种53份(14.64%),产量潜力中等品种63份(17.40%),产量潜力较低品种145份(40.06%),产量潜力最低品种88份(24.31%)。3.共检测到384个与13个农艺性状显著关联SNP位点,分布在小麦21条染色体上,单个SNP位点的平均表型变异解释率为5.8%。其中,21个SNP为一因多效性位点。位于4D染色体上的AX-109265317同时与穗长、可育小穗数、总小穗数和单株生物产量显著关联。4.本研究与实验室前人的研究同时在1B(AX-111112833、AX-111472818)和7D(AX-108772300)染色体上检测到了3个与小麦抽穗期性状显著关联的SNP位点。我们在这3个SNP的LD区间内(SNP上下游各500kb的范围内)共检索到26个候选基因,并对其中15个候选基因在小麦抽穗过程中的表达量进行了q RT-PCR分析。根据定量结果并结合基因注释,其中有8个基因在小麦整个抽穗过程中的前期显著上调表达,推测其可能与小麦抽穗相关:分别为TraesCS1B02G047800、TraesCS1B02G048100、TraesCS1B02G048200、TraesCS1B02G050000、TraesCS7D02G111600(Vrn-D3)、TraesCS7D02G111700、TraesCS7D02G111800、TraesCS7D02G112700,其中TraesCS7D02G111600(Vrn-D3)已被证明与小麦抽穗期性状相关。
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