东非水稻地方品种的遗传多样性表征及其淹水耐受性相关候选位点的GWAS分析

《Rice》：Population Structure, Genetic Diversity, and Genome-Wide Association Analysis of Eastern African Rice Landraces for Climate Resilience Breeding: The Case of Complete Submergence Tolerance

　　

摘要

水稻地方品种仍然是非洲抗逆性和气候适应性育种中新型等位基因的重要库藏。东非拥有丰富多样的Oryza sativa种质资源，其改善抗逆性的潜力正在被研究。本研究利用基因型测序方法和完全淹水胁迫下的表型评价，对从东非收集的259份Oryza sativa地方品种进行了表征。研究鉴定了168,091个高质量SNP标记，揭示了该群体具有较高的遗传多样性、0.062的中等杂合度以及复杂的群体结构。群体结构分析显示该群体存在三个主要亚群，且广泛混合，表明这些地方品种经历了长期的基因流动和局部适应。全基因组连锁不平衡（LD）在r² = 0.2时衰减至约57.5 kb，显示出中等的定位分辨率。为探索该群体的育种价值，研究采用线性混合模型（LMM）对完全淹水耐受性进行了全基因组关联分析（GWAS）。基于名义P值，GWAS在1、2、4、5、6、8、9、10、11和12号染色体上发现了20个与淹水耐受性相关的候选位点。所鉴定的SNP未达到Bonferroni校正阈值，因此这些关联仅具有提示性而非全基因组显著性。在115 kb连锁不平衡窗口内的候选基因挖掘发现了与细胞分裂素和生长素信号传导、缺氧环境下的转录调控、胁迫信号转导以及细胞维持活动相关的候选基因。尽管本研究结果具有探索性质，但将该群体展示为该区域育种策略中潜在有价值的遗传资源，以及提高包括淹水耐受性在内的非生物胁迫耐受性的新型资源。研究结果为进一步的功能验证和通过标记辅助渗入提高非洲水稻产区生产力的现实靶标提供了初步基础。