关于小麦面粉面团流变特性的多基因组范围关联研究

摘要

背景

小麦面团的流变特性对烘焙过程和最终食品的质量有着深远的影响。先前的研究已经部分阐明了小麦面粉流变特性的遗传基础；然而，通过多年单地点田间试验进行的多基因位点全基因组关联研究（ML-GWAS）仍然很少，并且结果差异很大。因此，识别与面团流变特性相关的稳定遗传位点变得尤为重要。

结果

本研究使用55 K SNP阵列和ML-GWAS模型，对包含273个小麦品种（系）的多样化自然群体进行了全面分析。该方法高精度地识别出了239个与小麦面粉面团流变特性显著相关的数量性状核苷酸（QTNs）。在这些QTNs中，有13个单效应QTNs在至少两种环境和两种不同模型中均被一致检测到，其中只有3个被归类为主要效应QTNs。此外，还识别出了7个多效应QTNs。11个单效应QTNs在表型性状上表现出显著差异，而3个多效应QTNs在所有相关性状上表现出高度显著的差异。在这些主要效应和多效应QTNs周围的4 Mb侧翼区域内，共注释了606个基因。基因注释表明这些基因主要参与关键的生物功能，包括蛋白质修饰和降解，以及种子发育和成熟的调控。随后的基因本体论（GO）富集分析严格筛选出了18个有潜力的候选基因，并分析了它们在整个小麦组织发育和胚乳成熟过程中的表达谱。最终，识别出了6个与小麦面粉面团流变特性密切相关的SNP位点和9个关键候选基因。

结论

本研究结合使用ML-GWAS和55 K SNP阵列，分析了273个小麦种质资源中的六个面团流变特性。识别出了与面团流变特性相关的SNP位点和候选基因，推动了小麦的分子育种技术的发展，从而为遗传改良和高品质品种的培育奠定了理论基础。