农学学报 ›› 2024, Vol. 14 ›› Issue (4): 26-36.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0092
陈昕怡(), 刘晨艳, 华明珠, 徐欣, 冯汶祥, 汪保华, 方辉()
收稿日期:
2023-04-03
修回日期:
2023-09-15
出版日期:
2024-04-17
发布日期:
2024-04-17
通讯作者:
作者简介:
陈昕怡,女,2003年出生,江苏苏州人,本科,研究方向:玉米数量性状的遗传解析。通信地址:226019 江苏省南通市崇川区啬园路9号 南通大学主校区,E-mail:583057819@qq.com。
基金资助:
CHEN Xinyi(), LIU Chenyan, HUA Mingzhu, XU Xin, FENG Wenxiang, WANG Baohua, FANG Hui()
Received:
2023-04-03
Revised:
2023-09-15
Online:
2024-04-17
Published:
2024-04-17
摘要:
本研究旨在探索调控玉米籽粒发育的自然变异,以期为玉米产量性状的遗传改良提供科学依据。以150份遗传变异丰富的玉米自交系为材料进行研究。通过结合34342个SNP标记和3种模型,对5个籽粒相关性状进行全基因组关联分析。研究结果揭示了18个独立位点与目标性状显著关联,每个位点能够解释12.24%~15.41%的表型变异。同时,研究发现4对与籽粒长度相关的SNP之间存在显著的上位性互作,这些互作共能解释5.32%的表型变异。为了深入理解这些关联位点背后的分子机制,结合B73自交系籽粒发育的动态转录组数据和基因的功能注释,预测了19个候选基因,这些候选基因可以分为4类:6个酶、3个核糖体蛋白、1个转录因子和9个其他蛋白。这些候选基因的发现为解析玉米籽粒发育的分子机制以及改良籽粒大小和作物产量提供新的基因资源。通过本研究,我们不仅揭示了调控玉米籽粒发育的自然变异,还为玉米产量性状的遗传改良提供了新的基因资源。这些成果有望为玉米育种工作带来新的突破,提高玉米产量,从而更好地满足人类对粮食的需求。
陈昕怡, 刘晨艳, 华明珠, 徐欣, 冯汶祥, 汪保华, 方辉. 全基因组关联分析在玉米籽粒性状研究中的应用及其候选基因预测[J]. 农学学报, 2024, 14(4): 26-36.
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性状 | 自交系个数 | 最小值 | 最大值 | 平均值±标准差 | 变异系数 | 广义遗传力 | 置信区间 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
HKW/g | 150 | 8.28 | 31.07 | 20.49 ± 4.12 | 20.11 | 0.995 | 0.994~0.997 |
KL/mm | 150 | 7.37 | 10.00 | 8.75 ± 0.51 | 5.83 | 0.653 | 0.530~0.744 |
KW/mm | 150 | 6.82 | 9.08 | 8.17 ± 0.37 | 4.53 | 0.916 | 0.886~0.938 |
KT/mm | 150 | 3.97 | 6.12 | 4.79 ± 0.41 | 8.56 | 0.849 | 0.795~0.888 |
KV/mL | 150 | 0.10 | 0.26 | 0.17 ± 0.03 | 17.65 | 0.523 | 0.354~0.647 |
性状 | 自交系个数 | 最小值 | 最大值 | 平均值±标准差 | 变异系数 | 广义遗传力 | 置信区间 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
HKW/g | 150 | 8.28 | 31.07 | 20.49 ± 4.12 | 20.11 | 0.995 | 0.994~0.997 |
KL/mm | 150 | 7.37 | 10.00 | 8.75 ± 0.51 | 5.83 | 0.653 | 0.530~0.744 |
KW/mm | 150 | 6.82 | 9.08 | 8.17 ± 0.37 | 4.53 | 0.916 | 0.886~0.938 |
KT/mm | 150 | 3.97 | 6.12 | 4.79 ± 0.41 | 8.56 | 0.849 | 0.795~0.888 |
KV/mL | 150 | 0.10 | 0.26 | 0.17 ± 0.03 | 17.65 | 0.523 | 0.354~0.647 |
HKW | KL | KW | KT | KV | |
---|---|---|---|---|---|
HKW | 1 | 4.62E-16 | 5.70E-16 | 3.25E-11 | 3.32E-31 |
KL | 0.65 | 1 | 3.34E-05 | 2.05E-01 | 4.87E-12 |
KW | 0.65 | 0.36 | 1 | 3.42E-02 | 1.03E-09 |
KT | 0.55 | 0.12 | 0.19 | 1 | 2.23E-09 |
KV | 0.82 | 0.57 | 0.52 | 0.51 | 1 |
HKW | KL | KW | KT | KV | |
---|---|---|---|---|---|
HKW | 1 | 4.62E-16 | 5.70E-16 | 3.25E-11 | 3.32E-31 |
KL | 0.65 | 1 | 3.34E-05 | 2.05E-01 | 4.87E-12 |
KW | 0.65 | 0.36 | 1 | 3.42E-02 | 1.03E-09 |
KT | 0.55 | 0.12 | 0.19 | 1 | 2.23E-09 |
KV | 0.82 | 0.57 | 0.52 | 0.51 | 1 |
性状 | 标记 | 染色体 | 物理位置 | P值 | R2/% | 候选基因_V3 | 候选基因_V4 | 功能注释 | 备注 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
KL | PUT-163a-4730462-2143 | 1 | 49131053 | 7.94E-05 | 12.51 | GRMZM2G038015 | Zm00001d028879 | bZIP-transcription factor 24 | ||||||||||
KL | PZE-101070408 | 1 | 53158367 | 5.13E-05 | 13.56 | GRMZM2G107463 | Zm00001d028989 | RING/U-box superfamily protein | ||||||||||
HKW | SYN29761 | 1 | 90219767 | 2.75E-05 | 14.29 | GRMZM2G154487 | Zm00001d029887 | Ribosomal L18p/L5e family protein | ||||||||||
KV | PZE-102077877 | 2 | 60656421 | 5.47E-05 | 13.80 | GRMZM2G016749 | Zm00001d000124 | Protein-serine/threonine phosphatase | ||||||||||
KW | PZE-103124207 | 3 | 181695567 | 1.10E-05 | 15.41 | GRMZM2G386991 | Zm00001d042938 | Serine/threonine-protein kinase AFC1 | ||||||||||
KL | ZM013522-0530 | 3 | 222667473 | 1.22E-05 | 15.26 | GRMZM5G866024 | Zm00001d044376 | membrane protein | ||||||||||
KT | SYNGENTA2236 | 4 | 5010855 | 8.07E-05 | 12.86 | GRMZM2G101502 | Zm00001d018506 | Deoxyhypusine hydroxylase | 条件 分析 | |||||||||
KL | SYN3700 | 5 | 216163416 | 1.93E-05 | 14.62 | GRMZM2G101571 | Zm00001d018507 | bet1 sft1-related snare | ||||||||||
KL | PZE-106060527 | 6 | 109295972 | 1.13E-05 | 15.25 | GRMZM2G048194 | Zm00001d037151 | erwinia induced protein 1 | ||||||||||
KV | PZE-106082684 | 6 | 139912054 | 9.34E-05 | 12.71 | GRMZM2G068496 | Zm00001d037972 | 60S ribosomal protein L29 | 条件分析 | |||||||||
GRMZM2G068323 | Zm00001d037975 | pentatricopeptide repeat-containing protein | ||||||||||||||||
HKW | SYN38610 | 6 | 165943896 | 7.25E-05 | 12.74 | GRMZM2G132929 | Zm00001d039106 | 40S ribosomal protein S12-like | ||||||||||
HKW | PZE-108019862 | 8 | 17889483 | 8.97E-05 | 12.47 | GRMZM2G080722 | Zm00001d008736 | Monothiol glutaredoxin-S4, mitochondrial | ||||||||||
KT | PZE-108040469 | 8 | 65972918 | 1.05E-05 | 15.35 | GRMZM2G021331 | Zm00001d009488 | ATP synthase beta chain | ||||||||||
KL | PZE-108113799 | 8 | 164939218 | 7.41E-05 | 14.74 | GRMZM2G049269 | Zm00001d012211 | ankyrin-like protein | ||||||||||
KL | PZE-109030021 | 9 | 33672066 | 7.05E-05 | 12.78 | GRMZM2G065355 | Zm00001d045724 | heat shock factor-binding protein 1 | ||||||||||
KL | SYN32340 | 9 | 90842290 | 6.11E-05 | 13.20 | GRMZM2G056166 | Zm00001d046531 | bri1-kd interacting protein 118 | ||||||||||
KL | PZE-109077339 | 9 | 124770857 | 2.27E-05 | 14.39 | GRMZM2G113866 | Zm00001d047335 | sigma factor sigB regulation protein rsbQ | ||||||||||
KL | PZE-110109454 | 10 | 148515533 | 9.38E-05 | 12.24 | GRMZM2G173636 | Zm00001d026639 | acyl-binding domain-containing protein 6 |
性状 | 标记 | 染色体 | 物理位置 | P值 | R2/% | 候选基因_V3 | 候选基因_V4 | 功能注释 | 备注 | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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KL | PZE-108113799 | 8 | 164939218 | 7.41E-05 | 14.74 | GRMZM2G049269 | Zm00001d012211 | ankyrin-like protein | ||||||||||
KL | PZE-109030021 | 9 | 33672066 | 7.05E-05 | 12.78 | GRMZM2G065355 | Zm00001d045724 | heat shock factor-binding protein 1 | ||||||||||
KL | SYN32340 | 9 | 90842290 | 6.11E-05 | 13.20 | GRMZM2G056166 | Zm00001d046531 | bri1-kd interacting protein 118 | ||||||||||
KL | PZE-109077339 | 9 | 124770857 | 2.27E-05 | 14.39 | GRMZM2G113866 | Zm00001d047335 | sigma factor sigB regulation protein rsbQ | ||||||||||
KL | PZE-110109454 | 10 | 148515533 | 9.38E-05 | 12.24 | GRMZM2G173636 | Zm00001d026639 | acyl-binding domain-containing protein 6 |
性状 | SNP1 | SNP2 | P值 | add_R2/%a | epi_R2/%b |
---|---|---|---|---|---|
KL | PUT-163a-4730462-2143 | ZM013522-0530 | 0.02 | 53.39 | 5.32 |
KL | PUT-163a-4730462-2143 | PZE-109077339 | 0.03 | 53.39 | 5.32 |
KL | PZE-101070408 | PZE-110109454 | 0.02 | 53.39 | 5.32 |
KL | PZE-108113799 | PZE-109077339 | 0.01 | 53.39 | 5.32 |
KV | - | - | - | 20.13 | - |
KT | - | - | - | 22.63 | - |
HKW | - | - | - | 22.79 | - |
KV | - | - | - | 15.41 | - |
性状 | SNP1 | SNP2 | P值 | add_R2/%a | epi_R2/%b |
---|---|---|---|---|---|
KL | PUT-163a-4730462-2143 | ZM013522-0530 | 0.02 | 53.39 | 5.32 |
KL | PUT-163a-4730462-2143 | PZE-109077339 | 0.03 | 53.39 | 5.32 |
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KL | PZE-108113799 | PZE-109077339 | 0.01 | 53.39 | 5.32 |
KV | - | - | - | 20.13 | - |
KT | - | - | - | 22.63 | - |
HKW | - | - | - | 22.79 | - |
KV | - | - | - | 15.41 | - |
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