春小麦（Triticum aestivum L.）匍匐/直立生长习性及其他产量相关性状的基因组范围关联分析

本研究利用GWAS分析105份春小麦材料，发现284个显著标记与生长习性等性状相关，定位到55个候选基因，涉及锌指蛋白、ABC转运蛋白等，并通过表达分析揭示其调控机制，为小麦抗逆育种提供理论依据。

摘要

小麦（Triticum aestivum L.）的生长习性特征，如匍匐生长和直立生长，在决定植物竞争力、水分利用效率以及对环境压力的适应性方面起着重要作用。为了寻找显著的标记性状关联（MTAs），研究人员使用了一个包含105个不同春小麦基因型的样本组，这些基因型之前已经通过15 K Infinium SNP阵列进行了基因分型，进行了全基因组关联研究（GWAS），研究对象包括匍匐/直立生长习性（GH）、旗叶角度（FLA）、植株高度（PH）以及每株植物的分蘖数（TNPP）。表型数据是在连续三年（2019–2020年、2020–2021年和2021–2022年）内一致收集的。GWAS采用了五种不同的模型进行，包括两种单基因位点模型（GLM和MLM）和三种多基因位点模型（BLINK、FarmCPU和MLMM），统计显著性阈值设定为−log10(p) > 3。这项严谨的分析共发现了284个与所有四个性状相关的显著MTAs，这些结果涵盖了不同的环境条件以及综合环境（CE）。与这些性状关联性最强的MTAs主要位于2D、5B、2B和3B染色体上。随后，我们利用这些MTAs确定了55个可能与这四个性状相关的候选基因（CGs）。研究发现，锌指转录因子（如C2H2和CCCH）、ABC转运蛋白、糖苷水解酶、锚定重复蛋白和F-Box结构域等基因很可能是与这些性状相关的候选基因。此外，还对这些候选基因在各种植物组织和不同发育阶段的表达情况进行了计算机模拟（in silico）分析。这些研究结果有助于更好地理解控制小麦匍匐生长和直立生长习性的机制，并提升小麦适应资源受限环境的潜力。