利用BSA-seq和精细作图技术鉴定工业大麻开花时间的关键QTL及候选基因

《Scientific Reports》：Identification of a major QTL and candidate gene for flowering time in industrial hemp via BSA-seq and fine mapping

　　

摘要

工业大麻（Cannabis sativa L.）是一种对光周期敏感的短日照作物，但控制其开花时间的数量性状基因座（QTLs）至今仍不明确，这限制了分子育种的工作进展。为确定控制光周期开花的基因组区域，我们利用来自日中性品种（Bubble Kush）与短日照品种（Aquawoman）杂交产生的F₂群体，进行了批量分离分析测序（BSA-seq）并结合精细连锁作图。根据极端的开花表型，我们将50株早开花个体和50株晚开花个体的DNA混合在一起。通过ΔSNP指数和欧几里得距离算法，将一个主要的QTL qHFX定位在X染色体上的2.2 Mb区域内。利用基于亲本多态性设计的15个竞争性等位基因特异性PCR（KASP）标记，我们在300株F₂个体中将qHFX的范围进一步缩小到637 kb。通过对Aquawoman在短日照和长日照条件下的RNA-seq分析，发现了该区域内5个差异表达的基因，其表达谱也通过定量实时PCR得到了验证。序列分析显示LOC115716363存在1个碱基对的插入或缺失，该基因与Arabidopsis AHL20/22同源，被认为是潜在的关键基因。值得注意的是，在水稻中异源过表达LOC115716363会显著延迟开花时间，进一步证明了其在调控开花时间中的作用。总体而言，这些研究结果阐明了工业大麻开花时间的分子机制，为培育适应性强、产量高的品种提供了宝贵的基因组资源。