青藏高原中国冬小麦地方品种的质量特性评估与关联分析

《BMC Plant Biology》：Evaluation and association analysis of quality traits in Chinese winter wheat landraces on the Qinghai-Tibet Plateau

　　

摘要

背景

小麦粒质是一种受遗传和环境因素共同影响的复杂性状。青藏高原上的中国冬小麦品种拥有丰富的遗传多样性，但决定其粒质的基因位点尚未得到充分研究。本研究旨在识别与粒质相关的稳定SNP位点、有利单倍型及候选基因。

方法

在青藏高原的四种环境下，对279个冬小麦品种的8个性状进行了评估，包括水分含量（MC）、面粉吸水率（WA）、籽粒蛋白质含量（GPC）、湿面筋含量（WGC）、面团稳定时间（ST）、面团发展时间（FT）、籽粒硬度（HD）和测试重量（TW）。研究使用了120 K SNP芯片进行了全基因组关联分析（GWAS）。

结果

所有8个性状都表现出较大的表型变异。共检测到62个在不同环境下稳定的SNP位点（P < 0.001），这些位点解释了3.86%–15.64%的表型变异；其中19个位点具有多效性。1B染色体上的一个多效性位点（1B:610760001）在四种环境下都与WA、GPC、ST和FT显著相关。通过对一个488 kb连锁不平衡（LD）块进行单倍型分析，鉴定出4种单倍型（Hap1–Hap4）。Hap2和Hap3的WA显著高于Hap1，且Hap2的GPC和ST也显著高于Hap1和Hap4（P < 0.05）；Hap2的面团发展时间（FT）也显著长于Hap1和Hap4。预测出了10个候选基因，其功能涉及信号传导、代谢调节、细胞发育和应激响应。

结论

本研究发现了62个稳定的SNP位点、19个多效性位点以及两种有利于小麦品质改良的单倍型（Hap2和Hap3）。这些发现凸显了青藏高原中国冬小麦品种的育种潜力，并为标记辅助选择提供了目标。