首个意大利黑麦草嵌套关联作图（NAM）群体揭示了与种子自落性相关的基因组区域

《BMC Plant Biology》：The first Nested Association Mapping (NAM) population for Italian ryegrass reveals genomic regions associated with seed shattering

　　

摘要

背景

嵌套关联作图（NAM）群体是研究农艺性状遗传控制的一种强大工具，并已成功应用于自花授粉作物物种。在此，我们提出了首个在异交牧草物种多年生黑麦草（Lolium multiflorum Lam.）中建立的 NAM 群体，以解析种子脱落的遗传控制。高产且稳定的种子产量是新品种商业成功的关键。种子脱落会严重影响多年生黑麦草的种子产量，但迄今为止尚未被纳入多年生黑麦草的育种计划目标中。

结果

该 NAM 群体基于一株共有植株和 23 株多样化的奠基者植株建立，由 708 个 F₂ 代个体组成。对 708 个 F₂ 代个体进行简化基因组测序（ddRAD），并结合 24 株奠基者植株的全基因组测序数据，共获得了 3,199,253 个单核苷酸多态性（SNPs），用于群体结构分析、亲缘关系分析和全基因组关联研究。在三次田间试验中收集的种子脱落和种子产量相关性状的表型数据显示，该 NAM 群体内部具有高度的表型方差。共鉴定出七个与种子脱落、种子产量、穗长、旗叶长度和开花时间相关的数量性状位点（QTL）。在这些 QTL 区域内，鉴定出一个种子脱落的潜在候选基因和三个开花时间的潜在候选基因。对于种子脱落，基因 chr7.26897 内部显著关联的 SNP 已知参与成熟相关途径，解释了 10.03% 的表型方差。

结论

所鉴定的位点为育种提供了宝贵的资源。包含在这些位点内鉴定出的潜在候选基因的 QTL 区域为功能验证提供了有希望的目标，并证明了 NAM 群体在阐明异交牧草复杂性状遗传结构方面的有效性。