小麦籽粒砷含量全基因组关联分析及候选基因预测
时夏
孙东玲
常阳
李文旭
代资举
周正富
吴政卿
雷振生
河南省作物分子育种研究院,河南郑州 450002
摘要：以包含207个小麦品种(系)的自然群体为材料,利用小麦660K SNP芯片进行基因分型,并结合不同环境下表型数据和最佳线性无偏预测(BLUP)值对小麦籽粒砷(As)含量进行全基因组关联分析(GWAS),鉴定其遗传位点,预测候选基因,并利用单倍型分析、线性回归分析方法对小麦籽粒As含量稳定遗传SNP位点的优势、劣势单倍型及其聚合效应进行分析,为小麦籽粒As生物强化育种提供理论依据.结果表明,小麦自然群体籽粒As含量在多个环境下均存在明显变异,各环境下籽粒As含量均呈正态分布.采用混合线性模型(MLM)在全基因组水平上共鉴定到67个SNP与小麦籽粒As含量显著关联,其中,位于 1A、2A、2D、3B、6B 染色体上的 6个SNP(AX-110393422、AX-110370420、AX-109339465、AX-109455432、AX-109359598、AX-111655266)在多个环境下表现稳定,为稳定遗传数量性状核苷酸位点(QTN);同时发现在6B染色体末端存在1个SNP热点区域,峰值SNP AX-111655266在所有环境下均被检测到,且与小麦籽粒As含量关联程度最高,可解释表型变异的15.14％～21.53％,为主效QTN.基于小麦表达谱公共数据和自然群体籽粒灌浆20 d的候选基因差异表达分析结果,结合物理位置、基因功能注释等信息进行候选基因预测,发现与SNP AX-111655266紧密连锁的候选基因TraesCS6B02G418600编码类磷酸转运蛋白PHO1,可能参与As的跨膜运输和信号转导,为控制小麦籽粒As含量的主效基因;其余5个SNP位点的候选基因分别为TraesCS1A02G346700、TraesCS2A02G106800、TraesCS2D02G171500、TraesCS3B02G131500、TraesCS3B02G252500,分别编码 F-box 蛋白、硫胺素焦磷酸激酶1、类GEM蛋白1、类泛素结合酶E2蛋白、蛋白磷酸酶2C家族蛋白,为控制小麦籽粒As含量的候选基因.6个稳定遗传SNP位点在所有环境下,优势单倍型群体籽粒As含量均极显著低于劣势单倍型群体.此外,随着优势单倍型数量的增加,小麦籽粒As含量逐渐降低,具有明显的加性效应.
关键词：小麦籽粒As含量全基因组关联分析优势和劣势单倍型聚合育种候选基因预测
分类号：S512(禾谷类作物)
资助基金：河南省农业科学院杰出青年科技基金(2024JQ04)河南省省级科技研发计划联合基金优势学科培育项目(242301420123)河南省农业科学院自主创新项目(2025ZC10)
论文发表日期：2025-10-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：12( 21-32 )
英文信息