整合的BSA-Seq和RNA-Seq技术揭示了与狐尾粟（Setaria italica (L.) P. Beauv.）萌发阶段耐盐性相关的基因

《BMC Plant Biology》：Integrated BSA-Seq and RNA-Seq reveals genes associated with salt tolerance at the germination stage in foxtail millet (Setaria italica (L.) P. Beauv.)

　　

摘要

背景

盐胁迫对狐尾粟的生长、发育和产量有显著负面影响。识别并利用与耐盐性相关的基因进行育种是解决这一问题的有效方法之一。然而，目前尚未通过正向遗传学方法在狐尾粟中鉴定出任何数量性状位点（QTL）或相关基因。因此，挖掘耐盐性QTL和候选基因对于进一步阐明狐尾粟这一复杂性状的遗传基础至关重要。

结果

本研究利用来自耐盐品种Hongmiaozhangu（HMZG）和盐敏感品种Changnong 35（CN35）杂交得到的F_8:9重组自交系（RIL）群体，通过批量分离分析测序（BSA-seq）技术，在20个极端耐盐和20个极端盐敏感RIL的基础上，鉴定了萌发阶段的耐盐性QTL。利用?SNP-index/?InDel-index和欧几里得距离（ED）算法，在6号染色体（Chr. 6）上检测到两个与盐胁迫下相对萌发潜力（RGP）相关的QTL，分别为qRGP6-1（19,520,000–20,590,000）和qRGP6-2（20,610,000–20,900,000）。在定位区域内共鉴定出46个候选基因。其中，Seita.6G119500和Seita.6G119700两个基因在盐胁迫条件下在亲本系间表现出差异表达，这一结果通过RNA测序（RNA-seq）得到验证，并通过定量实时PCR（qRT-PCR）进一步确认。其中，Seita.6G119500编码一种含有BURP结构域的蛋白质，该蛋白质已被报道参与非生物胁迫响应。此外，在HMZG和CN35之间检测到一个G/A SNP，导致盐敏感亲本CN35中的精氨酸（R）突变为组氨酸（H）。利用基于Seita.6G119500中的SNP变异开发的竞争性等位基因特异性PCR（KASP）标记进行关联分析后发现，该标记基因型与整个RIL群体中的RGP表现相关。

结论

本研究鉴定出一个与狐尾粟耐盐性相关的候选基因Seita.6G119500，并为通过标记辅助选择（MAS）培育耐盐品种提供了分子标记。