全基因组关联分析和基因组预测揭示橡胶树（巴西橡胶树）干胶产量和茎围的遗传结构

《Scientific Reports》：Genome-wide association and genomic prediction reveal the genetic architecture of dry rubber yield and stem girth in rubber tree (Hevea brasiliensis)

　　

摘要

橡胶树（Hevea brasiliensis Müll. Arg.）是全球天然橡胶的主要来源，然而其遗传改良仍面临挑战，这主要源于其较长的育种周期以及经济重要性状复杂遗传架构的影响。本研究整合数量遗传分析、全基因组关联研究（GWAS）和基因组预测，对泰国三个橡胶育种群体在6至14年间进行评估，以探究干胶产量（DRY）和茎围的遗传基础。经过质控筛选后，保留了346个基因型和24,242个高质量SNP标记用于基因组分析。混合线性模型显示DRY（H²?=?0.84–0.97）和茎围（H²?=?0.85–0.97）的入选均值广义遗传力均较高。DRY的遗传进展（为群体均值的25.47%–60.88%）高于茎围（5.41%–17.81%），表明尽管存在较强的时间基因型×年份互作，DRY仍具有更大的选择潜力。全基因组连锁不平衡在约151–217 kb范围内衰减至r²?=?0.10。多模型GWAS在3号、5号、10号、12号和18号染色体上鉴定出DRY的五个全基因组显著位点，在4号、9号、11号和12号染色体上鉴定出茎围的四个全基因组显著位点。最强的关联信号在12号染色体81.0 Mb处检测到（P?=?9.68?×?10?¹¹），与茎围相关。候选基因分析和关联区域中含注释基因的生物学过程功能注释表明，这些区域与信号转导、初级代谢、转录调控、激素信号通路及细胞壁相关过程有关。基因组预测显示出性状依赖性的表现差异，其中基于核矩阵和亲缘关系的模型在茎围预测上表现最佳（预测准确性约0.60–0.65），而随机森林模型在DRY预测上表现最优（约0.55–0.60）。本研究为< i> H. brasiliensis 的橡胶产量和生长改良提供了基因组资源和预测方法，有助于推动基因组辅助选择的应用。