[目的]水稻是重要的粮食作物,芽期是水稻生长发育过程中最脆弱的时期,直播稻遭遇冷害时发芽率大幅降低,减产严重.深入了解耐冷性的遗传机制,为培育芽期强耐受性水稻品种奠定基础.[方法]以世界范围内14个国家代表性的238份水稻种质资源为试验材料,于2021和2022年在沈阳开展表型鉴定试验,统计不同水稻品种在人工气候培养箱15℃低温条件下第1—10天的发芽率和相对发芽率,利用R语言绘制5—10 d的频率直方图,通过表型丰富度Hill值选择宜作关联分析的天数,将发芽率和相对发芽率表型数据与重测序数据相结合,进行基于混合线性模型MLM(QK)的全基因组关联分析,并对所获得的SNP位点进行耐冷候选基因的预测.[结果]发芽率频数分布直方图和表型丰富度计算结果显示第8天发芽率多态性最好,其Hill值为0.84,高于其他几天发芽率(0.48—0.83),可用于全基因组关联分析;主成分分析结果显示,这些水稻品种可以分为indica、aus、temperate japonica、tropical japonica和aromatic 5个亚群;2个指标进行的GWAS分析检测到3个相同的显著性SNP位点,均位于第4染色体,解释表型的11.9％—25.4％;在上下游各50 kb进行基因搜索,共发现24个相关候选基因,进一步开展LD和单倍型分析,发现LOC_Os04g24840和LOC_Os04g25140的不同单倍型耐冷性之间存在极显著差异.LOC_Os04g24840被编码区SNP分为5个单倍型,且Hap_3的耐冷性显著强于Hap_1;LOC_Os04g25140被编码区SNP分为18个单倍型,且77 bp处的氨基酸变异(S>L)存在籼粳差异.结果表明,编码糖基转移酶的基因LOC_Os04g24840和编码F-box蛋白基因LOC_Os04g25140可能与水稻芽期耐冷性密切相关.[结论]在238份水稻种质资源中共检测到3个与芽期耐冷性显著关联的SNP位点,筛选出2个与水稻芽期耐冷性相关的候选基因.

水稻;芽期;耐冷性;发芽率;全基因组关联分析

逄洪波;程露;于茗兰;陈强;李玥莹;吴隆坤;王泽;潘孝武;郑晓明

沈阳师范大学生命科学学院,沈阳 110034;沈阳师范大学实验教学中心,沈阳 110034;沈阳师范大学粮食学院,沈阳 110034;湖南省农业科学院水稻研究所,长沙 410125;中国农业科学院作物科学研究所,北京 100081;海南三亚中国农业科学院国家南繁研究院,海南三亚 571700

中国农业科学

[1]逄洪波;程露;于茗兰;陈强;李玥莹;吴隆坤;王泽;潘孝武;郑晓明-.栽培稻芽期耐低温全基因组关联分析)[J].中国农业科学,2022(21):4091-4103,中插1-中插7

Os04g24840,Os04g25140

栽培稻,稻芽,耐低温,全基因组关联分析,粮食作物,水稻生长,直播稻,遇冷,冷害,发芽率,减产,遗传机制,耐受性,水稻品种,稻种,种质资源,沈阳,表型鉴定,鉴定试验,培养箱,低温条件,频率直方图,丰富度,Hill,重测序,序数,混合线性模型,MLM,QK,SNP,候选基因,频数,多态性,几天,indica,aus,temperate,japonica,tropical,aromatic,亚群,GWAS,分析检测,上下游,kb,LD,单倍型分析,LOC,编码区,Hap,bp,氨基酸变异,糖基转移酶,box,芽期耐冷性

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