高粱二倍体种间群体S3011中根茎发育与越冬再生的全基因组关联分析

《BMC Plant Biology》：Genetic architecture of rhizome development in diploid perennial sorghum reveals exploratory genomic signals with heterogeneous complementary support

　　

摘要

背景

高粱多年生性的遗传结构仍不完全清楚，特别是在种间杂交和二倍体后代回收之后。根茎发育和越冬再生是多年生持续性的组成部分，但在遗传和环境上可能存在差异。表征二倍体 Sorghum bicolor × S. halepense 材料中的基因组关联模式，可识别出供后续验证和育种的候选基因组区域。

结果

我们研究了 S3011 中的多年生性，该群体是由 Sorghum bicolor × S. halepense 衍生而来的二倍体种间群体。一个结构化的 F? 群体在田间条件下进行了表型测定，并利用品系水平的最佳线性无偏预测值 (BLUPs) 进行全基因组关联分析。没有关联超过 Bonferroni 校正的全基因组显著性阈值 (P ≤ 1.15 × 10??; 测试了 43,317 个 SNPs)，且在 Benjamini-Hochberg 错误发现率校正后 (q < 0.05) 没有关联保持显著。预定义的提示性阈值 (P < 1 × 10??; -log??(P) > 4) 确定了 13 个 SNPs，这些 SNPs 被整合为七个空间上不同的根茎数量探索性信号。利用高 - 低等位基因剂量对比、局部连锁不平衡、历史位置对应性、候选基因注释和描述性基于标记的基因组扫描进行的补充表征揭示了异质性的区域证据。最强的等高 - 低等位基因剂量差异出现在 1 号染色体簇 2 (S1_63359080; +0.3364; 染色体相对百分位数 100.0)，其次是 1 号染色体簇 1 (S1_62967991; +0.3002; 99.3 百分位数)。补充标记扫描显示，所选根茎数量信号在数据集内具有跨方法一致性，包括 3 号染色体区域。越冬再生产生了三个精确的标记水平 GWAS-标记扫描匹配，但缺乏根茎数量所观察到的局部多标记区域结构。由于两种关联方法都使用了相同的 S3011 数据集，它们的一致性代表跨方法一致性，而非独立验证。鉴于样本量有限、性状遗传力低以及没有关联在多重检验校正后保持显著，所有已识别的信号仍属于探索性。

结论

在 S3011 群体中，根茎发育和越冬再生显示出截然不同的基因组关联模式。根茎数量与七个探索性信号相关，这些信号在等位基因剂量差异和补充区域支持方面有所不同，而越冬再生显示出标记水平的一致性，但没有可比拟的局部多标记结构。这些结果并未确定已确认的 QTL 或因果位点，但在其育种效用得以确立之前，优先确定基因组区域和等位基因组合以供在独立群体和环境中进行验证。