中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (8): 1561-1573.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.08.011
王慧玲1(), 闫爱玲2, 王晓玥3, 刘振华1, 任建成1, 徐海英1(), 孙磊1()
收稿日期:
2022-06-08
接受日期:
2022-08-24
出版日期:
2023-04-16
发布日期:
2023-04-23
联系方式:
王慧玲,E-mail:wanghui198216@126.com。
基金资助:
WANG HuiLing1(), YAN AiLing2, WANG XiaoYue3, LIU ZhenHua1, REN JianCheng1, XU HaiYing1(), SUN Lei1()
Received:
2022-06-08
Accepted:
2022-08-24
Published:
2023-04-16
Online:
2023-04-23
摘要:
【目的】果粒大小是葡萄外观和产量的重要构成因子之一,为受多基因调控的复杂数量性状,挖掘葡萄果粒大小相关性状的关键遗传调控位点和基因,将有助于葡萄产量的提高。【方法】本研究以150份葡萄品种资源为材料,分别于2019年和2020年对葡萄果实单粒重、种子数目和种子质量等进行测定,并结合重测序获得的高密度基因型数据进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),挖掘调控各性状的遗传位点和基因。【结果】各性状在关联群体中呈现广泛的连续变异,变异系数为39.55%—68.89%;在不同年份均服从正态分布,符合数量性状遗传特征;相关性分析表明葡萄果实单粒重、种子数目和种子质量呈显著正相关。全基因组关联分析共检测到150个与果实单粒重显著关联的SNP,在2019年检测到99个SNP,解释表型变异的14.48%—25.59%;在2020年检测到73个SNP,解释表型变异的16.08%—26.83%;其中24个SNP位点在两个年份均检测到,主要位于1号、5号、11号和16号染色体。相较于果实单粒重,检测到的与种子数目显著关联的SNP较少,2019年检测到1个显著性SNP,表型解释率为24.29%;2020年检测到17个显著性SNP,均位于18号染色体。两个年份检测到与种子质量显著关联的SNP分别有1个和2个,位于18号染色体,解释表型变异的23.59%—48.29%。在两年重复检测到SNP位点基因组区域内,根据基因功能注释筛选出11个可能与果实单粒重相关的候选基因,其中包括乙烯信号通路基因(基因ID:VIT_05s0049g00490、VIT_05s0049g00500、VIT_05s0049g00510和VIT_16s0100g00400)、赤霉素信号途径基因(基因ID:VIT_11s0016g04630和VIT_16s0022g02310)、生长素响应蛋白基因(基因ID:VIT_11s0016g05640)和一些重要的转录因子基因(基因ID:VIT_05s0049g00460、VIT_11s0016g05660和VIT_16s0022g02330)。在18号染色体鉴定到与种子含量相关的候选基因(基因ID:VIT_18s0041g01880,编码MADS-box蛋白VviAGL11),位于该基因上的SNP基因型变化显著影响葡萄果实种子数目和质量。【结论】结合两个年份的表型数据,共检测到150个与果实单粒重显著关联的SNP,主要定位于1号、5号、11号和16号等染色体;检测到19个与种子含量关联的SNP,主要定位于18号染色体。基于基因注释和基因型分析结果,确定了包含VIT_11s0016g04630和VIT_16s0022g02310等在内的11个候选基因可能参与调控葡萄果实单粒重,确定候选基因(基因ID:VIT_18s0041g01880)与种子含量显著相关。
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表1
葡萄果粒大小相关性状描述性统计"
性状 Trait | 年份 Year | 变异范围 Variation range | 均值±标准差 Mean±SD | 偏度 Skewness | 峰度 Kurtosis | 变异系数 CV (%) |
---|---|---|---|---|---|---|
果实单粒重 Berry weight (BW, g) | 2019 | 0.91-11.91 | 5.62±2.37 | -0.02 | -0.71 | 42.17 |
2020 | 1.5-11.7 | 5.92±2.44 | -0.004 | -0.72 | 41.22 | |
种子数 Seed number (SN) | 2019 | 0-4.75 | 2.23±1.15 | -0.69 | -0.17 | 51.57 |
2020 | 0-4 | 2.20±0.87 | -0.52 | 0.15 | 39.55 | |
种子质量 Seed weight (SW, g) | 2019 | 0-1.00 | 0.34±0.22 | -0.13 | -0.66 | 64.71 |
2020 | 0-1.32 | 0.45±0.31 | 0.11 | -0.97 | 68.89 |
表3
葡萄果粒大小相关性状全基因组关联分析两年同时检测到的重合显著性位点信息"
性状 Trait | 染色体 Chr | 位置 Position | P值 P value | 贡献率R2 (%) | 基因型 Genotype | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
2019 | 2020 | 2019 | 2020 | ||||
单粒重 Berry weight | 1 | 22639484 | 2.48E-10 | 1.94E-09 | 23.45 | 23.30 | T/ A |
5 | 7537999 | 6.37E-11 | 4.89E-10 | 21.59 | 22.03 | G/A | |
5 | 9220655 | 6.91E-10 | 5.16E-10 | 22.19 | 23.47 | A/G | |
11 | 3961705 | 1.44E-09 | 7.32E-10 | 21.88 | 24.67 | T/C | |
11 | 4206358 | 1.97E-09 | 1.31E-10 | 17.40 | 21.14 | T/G | |
11 | 4206905 | 1.88E-10 | 4.3E-11 | 23.35 | 26.73 | T/A | |
11 | 4207208 | 1.03E-09 | 2.53E-10 | 22.20 | 25.79 | G/A | |
11 | 4207295 | 8.32E-10 | 1.29E-10 | 21.32 | 25.17 | A/G | |
11 | 4208224 | 1.47E-09 | 2.31E-10 | 22.27 | 26.51 | G/A | |
11 | 4211568 | 6.47E-10 | 1.50E-10 | 22.79 | 26.40 | A/G | |
11 | 4212068 | 3.21E-11 | 6.20E-12 | 23.95 | 27.69 | T/C | |
11 | 4337558 | 1.61E-10 | 2.89E-11 | 22.81 | 26.83 | G/A | |
11 | 4342720 | 8.80E-11 | 2.30E-10 | 24.01 | 25.40 | A/T | |
11 | 4342872 | 3.19E-10 | 1.38E-09 | 22.30 | 22.73 | G/C | |
11 | 4420462 | 1.43E-11 | 3.06E-10 | 21.97 | 21.28 | A/G | |
11 | 4835190 | 1.76E-09 | 1.30E-10 | 19.10 | 24.69 | T/G | |
11 | 4855046 | 1.86E-09 | 2.45E-10 | 18.67 | 22.55 | G/A | |
11 | 4902154 | 1.96E-09 | 2.16E-10 | 19.77 | 24.39 | G/A | |
11 | 5132979 | 4.75E-10 | 2.43E-09 | 16.23 | 16.08 | G/A | |
11 | 5164917 | 2.34E-09 | 1.70E-09 | 16.03 | 17.85 | A/T | |
11 | 5168340 | 4.44E-10 | 2.25E-10 | 16.72 | 19.05 | A/G | |
11 | 5169147 | 1.64E-09 | 2.72E-09 | 18.08 | 18.47 | C/T | |
16 | 14893081 | 1.17E-09 | 6.98E-10 | 17.83 | 18.70 | G/A | |
16 | 15790424 | 1.03E-09 | 1.96E-09 | 18.55 | 18.45 | T/C | |
种子数目 Seed number | 18 | 27835284 | 2.44E-09 | 8.72E-10 | 24.29 | 25.67 | G/A |
种子质量 Seed weight | 18 | 26889437 | 4.90E-11 | 1.53E-13 | 40.11 | 48.29 | C/A |
表4
位于检测显著位点区域已发表的可能参与葡萄种子和/或浆果发育的功能候选基因"
基因ID Gene ID | 基因组位置 Physical position | 基因注释 NR annotation | 参考文献 Reference |
---|---|---|---|
VIT_01s0150g00260 | 1: 22675690-22682439 | E3泛素蛋白连接酶At3g02290 E3 ubiquitin-protein ligase At3g02290 [Vitis vinifera] | SONG等[ |
VIT_05s0049g00460 | 5: 7500113-7506717 | 转录因子bHLH104异构体X2 Transcription factor bHLH104 isoform X2 [Vitis vinifera] | GU等[ |
VIT_05s0049g00490 | 5:7542707-7543164 | 乙烯响应转录因子ERF095 Ethylene-responsive transcription factor ERF095 [Vitis vinifera] | YUSTE-LISBONA等[ |
VIT_05s0049g00500 | 5: 7549843-7550323 | 乙烯响应转录因子ERF098 Ethylene-responsive transcription factor ERF098 [Vitis vinifera] | YUSTE-LISBONA等[ |
VIT_05s0049g00510 | 5: 7567335-7580633 | 乙烯响应转录因子1B Ethylene-responsive transcription factor 1B [Vitis vinifera] | YUSTE-LISBONA等[ |
VIT_11s0016g04630 | 11: 3959481-3961177 | DELLA蛋白SLR1 DELLA protein SLR1 [Vitis vinifera] | UPADHYAY等[ |
VIT_11s0016g05640 | 11: | 生长素响应蛋白IAA9异构体X1 Auxin-responsive protein IAA9 isoform X1 [Vitis vinifera] | SU等[ |
VIT_11s0016g05660 | 11: 5121267-5122148 | 转录因子MYB82 Transcription factor MYB82 [Vitis vinifera] | MORI等[ |
VIT_16s0022g02310 | 16: 14861534-14863137 | 赤霉素-20-氧化酶 gibberellin 20-oxidase [Vitis vinifera] | WANG等[ |
VIT_16s0022g02330 | 16: 14940190-14955349 | MADS-box转录因子6异构体X1 MADS-box transcription factor 6 isoform X1 [Vitis vinifera] | IRELAND等[ |
VIT_16s0100g00400 | 16: 15837953-15838931 | 乙烯响应转录因子ERF027 Ethylene-responsive transcription factor ERF027 [Vitis vinifera] | YUSTE-LISBONA等[ |
VIT_18s0041g01880 | 18: 26888672-26896521 | MADS-box蛋白5异构体X2 VviAGL11 MADS-box protein 5 isoform X2 VviAGL11 [Vitis vinifera] | ROYO等[ |
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