基于ddRAD-seq技术的桃果实性状全基因组关联分析揭示关键SNP标记及候选基因

本研究通过开发可重复的ddRAD-seq分析流程，对90个桃品种进行基因组关联分析(GWAS)，鉴定出13,045个高质量SNP位点，发现16个与收获期、果实重量、硬度等重要性状显著关联的位点，其中SNC_034014.1_7012470标记同时调控收获期和果实硬度。研究采用多模型比较确定Blink为最优分析方法，并通过LD区块分析筛选出细胞壁修饰、乙烯响应等关键候选基因，为桃分子育种提供了新工具和靶点。

　　

桃作为全球重要的经济水果，其品质改良一直是育种工作的核心目标。然而，果实相关性状如成熟期、大小、硬度和糖含量等多受多基因控制，传统育种方法效率低下。虽然已有研究使用SSR标记和SNP芯片（如9K和18K阵列）进行遗传分析，但这些方法存在标记数量有限、发现新变异能力不足等缺陷。在此背景下，西班牙埃斯特西翁实验植物研究所（Estacion Experimental de Aula Dei-Consejo Superior de Investigaciones Cientificas）的研究团队开发了基于双酶切简化基因组测序（ddRAD-seq）的创新分析流程，为桃育种提供了更高效的分子工具。

研究采用PstI/MboI酶组合对90个地理来源多样的桃品种进行ddRAD-seq建库，通过Illumina NovaSeq平台进行双端测序。数据分析整合了BCFtools、Freebayes和GATK-HaplotypeCaller三种变异检测工具，筛选出13,045个高置信度SNP。研究人员系统比较了7种GWAS模型性能，发现贝叶斯信息与连锁不平衡迭代嵌套算法（Blink）能最佳平衡假阳性和假阴性。表型分析显示收获期（HvD）、果实重量（FW）、硬度（FF）、类黄酮（Flv）、花青素（ACNs）和山梨醇（SRB）等性状具有较高遗传力（H²>0.5）。

收获日期（HvD）
研究发现5个显著关联位点，其中chr5上的SNC_034014.1_7012470标记可延迟收获37天，该区域包含编码泛素连接酶和植物细胞壁蛋白的候选基因。与9K芯片结果相比，ddRAD-seq发现的标记更精准地位于已知QTL区间内。

果实重量（FW）
鉴定到3个关联位点，chr6上的SNC_034014.1_1805059标记可导致果实重量减少53克。LD区块分析发现β-半乳糖苷酶和α-半乳糖基转移酶等细胞壁修饰酶可能参与调控。

果肉硬度（FF）
chr6上SNC_034014.1_7012470标记可解释33.9%表型变异，与水分转运蛋白（PIP2）和泛素连接酶基因共定位，该标记同时影响收获期和硬度，可作为优质品种筛选的双效标记。

次生代谢物
类黄酮含量关联分析发现bHLH转录因子候选基因，而花青素相关SNP位于B3结构域转录因子编码区。山梨醇代谢相关位点则与细胞周期调控蛋白和果胶酯酶基因相邻。

这项研究首次建立了适用于桃的ddRAD-seq标准化分析流程（GitHub可获取），其标记密度和基因组覆盖度显著优于传统芯片。发现的16个关联标记中，9个具有有利等位效应，特别是同时调控收获期和硬度的"双效标记"，为分子标记辅助选择（MAS）提供了直接工具。通过整合LD区块分析和表达数据筛选的候选基因，包括乙烯响应因子、细胞壁修饰酶等，为解析桃果实发育的分子机制提供了新线索。与既往使用相同材料但采用9K芯片的研究相比，ddRAD-seq检测到的关联信号更精确地位于QTL区间内，证实了该方法在复杂性状遗传解析中的优势。这些发现不仅推动了桃分子育种进程，其建立的分析框架也可拓展至其他果树作物研究。