玉米氮利用效率全基因组关联分析及候选基因挖掘

　　

摘要： 氮素是影响玉米产量的关键因子。为解析玉米氮响应的遗传基础，本研究利用312份玉米自交系组成的自然群体，通过全基因组关联分析(GWAS)的方法对产量相关性状氮响应系数(NRI)进行研究。结果表明，在2种氮条件下产量相关性状均具有丰富的表型变异；不同杂种优势群产量的氮响应系数(NRI_GY)及产量具有显著差异，与其他杂种优势群相比，Iodent群的NRI_GY最高，SPT群的耐低氮性最强。全基因组关联分析共挖掘到1582个与NRI相关显著的位点，其中352个位点位于已报道的氮高效QTLs置信区间内。显著关联位点中共包含372个候选基因，主要与玉米的生长发育和逆境胁迫相关。关键候选基因单倍型分析结果表明：与低氮条件相比，在正常氮条件下候选基因Zm00001d021701的TT单倍型可以显著提高玉米行粒数，Zm00001d037229的GG单倍型与穗位高的NRI显著相关。本研究系统揭示了玉米氮响应的遗传基础，挖掘到的关键候选基因及其优异单倍型，为玉米氮高效分子育种提供了重要的基因资源和理论支撑。