木薯抗花叶病分子标记中大小同源性引发的假阳性分析及候选响应基因鉴定

《Scientific Reports》：Sequence-aware genotyping improves the accuracy of molecular markers associated with cassava mosaic disease resistance loci

　　

摘要

木薯（Manihot esculenta）是撒哈拉以南非洲的关键粮食作物。木薯花叶病（CMD），由木薯双生病毒引起，会严重降低作物产量。历史上，抗CMD育种在CMD防治中发挥了关键作用。针对三个与CMD抗性相关的数量性状位点（QTL）（CMD1、2和3）进行分子标记辅助选择（MAS），为当前非洲广泛种植的许多优良木薯育种品系奠定了基础。与这些位点相关的六个分子标记（SSRY40、SSRY28、NS158、NS169、RME1和NS198）至今仍被用于当代的CMD抗性育种工作。MAS中CMD抗性检测的假阳性通常被归因于上位效应和重组，但大小同源性（size homoplasy）的贡献仍缺乏充分研究。对CMD关联标记位点（MLs）进行测序和定位后，发现由同源性引起的假阳性率高达10–20%，且具有统计学显著性（p < 0.05）。此外，定位结果显示CMD关联标记位点位于基因区域内。通过对含有CMD关联标记位点的基因进行转录组和生物学本体分析，鉴定出四个候选的CMD响应基因（PDCD7、HMGB1、PP2A-B'δ和LOC128695772）。基于一个规模较小但系统发育多样化的木薯种质资源集合，本研究展示了序列感知型标记基因分型在提高CMD抗性育种效率方面的潜力。标记非中性性被确认为CMD QTL定位和筛选中另一个错误来源。