[目的]随着工业化的推进,重金属尤其是铅对耕地的污染已成为世界性问题.小麦作为主要粮食作物,其健康生产对保障粮食安全意义重大,筛选铅耐受性强和铅低积累小麦品种、挖掘相关调控基因或QTL区间,为耐铅种质创新和揭示小麦铅耐受性遗传机制奠定基础.[方法]采用140 mg·kg-1的硝酸铅溶液对102份小麦品种(系)进行苗期胁迫试验,以3个重复下的最大根长、根生物量和生长速率的耐铅系数的加权隶属函数值(D值)来评价小麦对铅的耐受性.结合小麦660KSNP芯片的335 438个高质量SNP标记对小麦铅耐受性进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),挖掘铅耐受性候选基因.[结果]小麦品种(系)之间的铅耐受性表现出丰富的变异,变异系数为44.8％-46.2％,相关系数介于0.87-0.97(P＜0.001);铅耐受性强的品种呈现出铅低积累特性.基因分型结果显示SNP多态性信息含量(polymorphic information content,PIC)为0.28-0.32,群体结构分析将供试材料分为7个亚群;2种GWAS分析方法共检测到20个与小麦铅耐受性显著关联的SNP(P≤0.001)和8个候选区间,分别分布在1B、2A、2D、3A、3B、5A和7A染色体上,单个位点可解释15.33％-19.75％的表型变异,其中10个位点和8个候选区间在2个及以上环境被检测到.分析稳定检测的显著关联位点及区间的候选基因,发现其功能主要与跨膜运输、蛋白修饰以及氧化应激反应有关,包括7个与转运蛋白相关基因(TraesCS1B02G433800、TraesCS7A02G118800、TraesCS7A02G117900等)、2 个与泛素化与去泛素化相关的候选基因(TraesCS2A02G550900 和 TraesCS7A02G477300)、3个跨膜蛋白基因(TraesCS2D02G570500、TraesCS3B02G039900和TraesCS3B02G466000)和1个过氧化物酶相关的候选基因(TraesCS7A02G474200).[结论]筛选出铅耐受性强的种质材料7份,检测到与小麦铅耐受性显著关联的20个SNP位点及8个候选区间,筛选出13个与小麦铅耐受性相关的候选基因.

小麦;铅耐受性;全基因组关联分析;候选基因分析

职蕾;者理;孙楠楠;杨阳;Dauren Serikbay;贾汉忠;胡银岗;陈亮

西北农林科技大学农学院/旱区作物逆境生物学国家重点实验室,中国陕西杨凌712100;赛富林农业技术大学,哈萨克斯坦努尔苏丹010011;西北农林科技大学资源与环境学院,中国陕西杨凌712100

中国农业科学

[1]职蕾;者理;孙楠楠;杨阳;Dauren Serikbay;贾汉忠;胡银岗;陈亮-.小麦苗期铅耐受性的全基因组关联分析)[J].中国农业科学,2022(06):1064-1081

铅耐受性,低积累小麦,660KSNP,TraesCS1B02G433800,TraesCS7A02G118800,TraesCS7A02G117900,TraesCS2A02G550900,TraesCS7A02G477300,TraesCS2D02G570500,TraesCS3B02G039900,TraesCS3B02G466000,TraesCS7A02G474200

小麦苗期,全基因组关联分析,世界性,主要粮食作物,健康生产,小麦品种,调控基因,QTL,种质创新,遗传机制,硝酸铅,胁迫,大根,根长,生物量,生长速率,加权隶属函数,隶属函数值,genome,wide,association,study,GWAS,积累特性,基因分型,多态性信息含量,polymorphic,information,content,PIC,群体结构分析,亚群,法共,候选区间,3A,5A,个位,可解释,表型变异,上环,定检,跨膜运输,蛋白修饰,氧化应激反应,转运蛋白,白相,去泛素化,跨膜蛋白,种质材料,候选基因分析

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