全基因组关联分析与单倍型分析揭示了面包小麦（Triticum aestivum L.）耐盐性的遗传结构

《Scientific Reports》：Genome-wide association mapping and haplotype analysis reveal the genetic architecture of sodicity tolerance in bread wheat (Triticum aestivum L.)

　　

摘要

盐碱胁迫是全球限制面包小麦（Triticum aestivum L.）产量的主要非生物因素。为了揭示其遗传基础，研究人员在两年时间内对158份小麦样本进行了正常条件和盐碱条件下的评估，发现显著的表型变异以及与性状相关的遗传力，这些遗传力的范围从低（生物量）到高（Na⁺/K⁺比值）不等。全基因组关联分析确定了56个与盐碱耐受性相关的显著标记-性状关联（MTAs），其中一些位点在不同环境条件下表现稳定。共鉴定出96个可能与这些关联相关的候选基因，这些基因主要参与离子转运、细胞信号传导、氧化还原调节和转录调控。对优良单倍型的分析显示，它们与关键农艺性状存在显著关联：单倍型H001（TraesCS5A02G521600）和H004（TraesCS6B02G031300）与较高的穗重相关，分别使穗重增加了15.93%和54.37%；单倍型H003（TraesCS5B02G422400）使Na⁺/K⁺比值提高了27.27%，而单倍型H004（TraesCS5A02G366900）则使成熟天数减少了3.47%。此外，有利等位基因的积累有助于提高盐碱耐受性和产量表现。在56个MTAs中，有5个通过KASP标记在独立群体中得到了验证，证实了它们的稳定性和应用潜力。多性状基因型-表型距离指数（MGIDI）分析筛选出在盐碱条件下表现优异的优良基因型（IC416408、IC0296308和IC532238）。总体而言，本研究提供了56个稳定的基因组位点、5个经过验证的标记以及4个优良单倍型，这些可以用于基于标记和单倍型的育种，以培育耐盐碱的小麦品种。