通过多性状 GWAS 和遗传网络剖析玉米（Zea mays L.）农艺性状的遗传基础

在发表于aBIOTECH杂志上的一篇论文中，作者整合了多性状全基因组关联分析（MTAG）和遗传网络分析，以解析2448个玉米自交系中18个农艺性状的遗传结构。这种方法发现了单性状全基因组关联分析遗漏的多效性位点，并揭示了植物株型、产量和开花性状之间相互关联的调控网络。

　　

本研究由李慧慧教授（中国农业科学院作物科学研究所，北京，中国）、李良教授（中国农业科学院作物科学研究所，北京，中国）和张恩英教授（青岛农业大学，青岛，中国）领导。作者系统地分析了2448个玉米自交系在三个生态环境下的表型变异。通过整合单性状全基因组关联分析（GWAS）、多性状联合分析（MTAG）和遗传网络构建，我们解析了18个农艺性状的遗传结构，鉴定了多效调控基因，并揭示了相互关联的共调控网络。

 

使用 FarmCPU 模型进行的单性状 GWAS 鉴定出与 18 种性状相关的 558 个显著 SNP，对应 457 个候选基因。后续的 MTAG 揭示了 546 个显著 SNP，其中包括 182 个在单性状分析中未检测到的新位点。这些新的候选基因表现出跨性状关联，并在细胞分裂、激素信号传导和代谢合成等关键生物学过程中富集，表明它们在植物结构、开花时间和产量形成中发挥着协同调控作用。

 

构建了一个整合 GWAS/MTAG 结果的遗传互作网络，其中节点代表 QTL/性状，边表示连锁不平衡。关键的多效性区域包括 QTL411 位点，该位点包含kn1（调控植株/穗高），与ZmGA20ox1和rth3发生互作。我们鉴定出 49 个连接≥ 2 个性状的“枢纽 QTL” ，为同步性状改良提供了战略目标。

 

对12个组织中处于两个发育阶段（V12：喇叭口开放期；VT：抽雄期）的30对候选基因进行RT-qPCR分析，证实了同步共表达：植株/穗高基因在营养生长期（V12）表现出共上调，而开花时间基因在生殖过渡期（VT）表现出协同激活。这些时空模式与遗传相互作用相一致，揭示了动态的共调控机制。

 

该工作建立了完整的GWAS-MTAG网络框架，揭示了玉米农艺性状的遗传互作格局，为在分子设计育种中利用多效基因提供了理论基础。

 

请参阅文章：

通过多性状 GWAS 和遗传网络剖析玉米（ Zea mays L.）农艺性状的遗传基础

https://link.springer.com/article/10.1007/s42994-025-00241-4