高粱地方品种多基因座全基因组关联分析揭示重要农艺性状的遗传基础

编辑推荐：针对埃塞俄比亚高粱地方品种农艺性状遗传机制不清的问题，Addisu Getahun团队采用多基因座GWAS模型（ML-GWAS），鉴定出176个显著QTNs（LOD≥4.0），包括36个独特和12个主效位点，定位了调控开花时间（Sobic.001G196700）、株高（Sobic.003G324400）和抗逆性（Sobic.005G176100）的关键基因，为高粱分子设计育种提供了靶点。

　　高粱作为全球第五大谷物，养活着7.5亿人口，尤其在埃塞俄比亚等干旱地区是重要粮食来源。然而，其产量受干旱、病虫害等多重胁迫制约，且地方品种的遗传潜力尚未系统挖掘。传统双亲本QTL定位分辨率低，而单基因座GWAS难以解析复杂性状。为此，埃塞俄比亚生物多样性研究所与瑞典农业科学大学等机构的研究人员对216份高粱地方品种展开多基因座全基因组关联研究（ML-GWAS），成果发表于《BMC Genomics》。

研究采用α-格子设计进行两年田间表型鉴定，测定开花期、株高等6个性状；通过GBS技术获取50,165个高质量SNP，运用mrMLM等6种模型分析。关键发现包括：开花期遗传力达0.7，而产量遗传力仅0.003；染色体1、2、3富集调控开花（S2_6784036）和株高（S1_67415907）的主效QTNs；候选基因Sobic.005G176100（甘露糖-6-磷酸异构酶）与抗逆性相关。该研究为高粱耐逆高产育种提供了分子靶标，并证实ML-GWAS在复杂性状解析中的优势。

结果部分：

1. SNP分布与遗传多样性：351,692个SNP经过滤后保留50,165个，染色体1和10密度最高（图3），R²值揭示开花期（19.38%）和千粒重（16.85%）的强遗传关联。
2. QTNs鉴定：mrMLM模型检测到42个QTNs，FASTmrMLM发现LOD最高位点（36.13）。例如S1_73955151调控开花期（r²=19.38%），与已知Ma1基因共定位。
3. 候选基因功能：Sobic.001G196700参与光周期途径，Sobic.004G178300（U2AF剪接因子）影响籽粒大小，经Sorghum QTL Atlas数据库验证。

结论强调埃塞俄比亚高粱地方品种蕴含独特等位变异，ML-GWAS突破了传统方法的局限性。发现的QTNs和候选基因为标记辅助选择（MAS）提供了工具，尤其对开花时间和抗逆性改良具有实践价值。研究为应对气候变化下的粮食安全挑战提供了遗传资源与理论支撑。