用全基因组关联作图和共表达网络分析鉴定油菜种子硫苷含量的候选基因

       摘要: 油菜籽饼粕是畜禽养殖中重要的蛋白原料, 但饼粕中的硫苷是一种抗营养物质, 食用过多会对禽畜产生毒害, 因此挖掘油菜籽粒硫苷含量的候选基因对油菜种子低硫苷育种具有重要现实意义.本研究连续4年种植1个含157份材料的油菜自然群体, 结合重测序数据对种子硫苷含量进行全基因组关联分析(GWAS), 并对15份低硫苷和15份高硫苷材料进行种子发育早期的转录组测序, 通过权重基因共表达网络分析(WGCNA)鉴定种子硫苷含量的候选基因.用GWAS共检测到45个与种子硫苷含量显著相关的SNP, 单个位点解释的表型变异为13.5%~23.3%, 主要分布在A09、C02和C09染色体的3个区间中, 覆盖5个已知的硫苷代谢基因.用WGCNA分析发现高、低硫苷材料之间的2275个差异表达基因, 可分为12个基因模块, 其中1个模块的基因显著富集在已知的硫苷生物合成途径, 对该模块内163个基因的权重分析得到13个候选基因.经检测, GWAS和WGCNA共得到的18个候选基因中, 有14个候选基因的表达量与种子硫苷含量显著相关(r = 0.376~0.638, P<0.05).用两种方法鉴定到1个共同的候选基因BnaC02g41790D(基因名 MAM1),与该基因连锁的 5 个 SNP 构成 5 种单体型,等位基因效应分析发现,自然群体中63%的材料(99/157)为Hap 5, 平均硫苷含量为50.79 μmol g-1, 与另外4种单体型(95.04~110.28 μmol g-1)存在极显著差异(P<0.01).本研究结合 GWAS和 WGCNA两种方法鉴定了油菜种子硫苷含量的候选基因, 可为复杂性状候选基因的筛选提供参考.

作者:
魏大勇 崔艺馨 熊清 汤青林 梅家琴 李加纳 钱伟
单位:
西南大学园艺园林学院, 重庆 400715;南方山地园艺学教育部重点实验室, 重庆 400715;西南大学农学与生物科技学院, 重庆400715 西南大学农学与生物科技学院,重庆,400715 西南大学计算机与信息科学学院,重庆,400715 西南大学园艺园林学院, 重庆 400715;南方山地园艺学教育部重点实验室, 重庆 400715
出处:
《作物学报》
刊期:
2018年第44卷第5期
基金:
国家自然科学基金项目(31601333) 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2015CB150201) 中央高校基本科研业务专项(XDJK2017B036)资助

用全基因组关联作图和共表达网络分析鉴定油菜种子硫苷含量的候选基因

摘要:油菜籽饼粕是畜禽养殖中重要的蛋白原料, 但饼粕中的硫苷是一种抗营养物质, 食用过多会对禽畜产生毒害, 因此挖掘油菜籽粒硫苷含量的候选基因对油菜种子低硫苷育种具有重要现实意义.本研究连续4年种植1个含157份材料的油菜自然群体, 结合重测序数据对种子硫苷含量进行全基因组关联分析(GWAS), 并对15份低硫苷和15份高硫苷材料进行种子发育早期的转录组测序, 通过权重基因共表达网络分析(WGCNA)鉴定种子硫苷含量的候选基因.用GWAS共检测到45个与种子硫苷含量显著相关的SNP, 单个位点解释的表型变异为13.5%~23.3%, 主要分布在A09、C02和C09染色体的3个区间中, 覆盖5个已知的硫苷代谢基因.用WGCNA分析发现高、低硫苷材料之间的2275个差异表达基因, 可分为12个基因模块, 其中1个模块的基因显著富集在已知的硫苷生物合成途径, 对该模块内163个基因的权重分析得到13个候选基因.经检测, GWAS和WGCNA共得到的18个候选基因中, 有14个候选基因的表达量与种子硫苷含量显著相关(r = 0.376~0.638, P<0.05).用两种方法鉴定到1个共同的候选基因BnaC02g41790D(基因名 MAM1),与该基因连锁的 5 个 SNP 构成 5 种单体型,等位基因效应分析发现,自然群体中63%的材料(99/157)为Hap 5, 平均硫苷含量为50.79 μmol g-1, 与另外4种单体型(95.04~110.28 μmol g-1)存在极显著差异(P<0.01).本研究结合 GWAS和 WGCNA两种方法鉴定了油菜种子硫苷含量的候选基因, 可为复杂性状候选基因的筛选提供参考.

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