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曾健1(), 王茹梦1(), 龚盼1, 杨潇1, 尹晓奇1, 李江鹤1, 陈世龙1, 姚蕾1, 宋海星1, 康雷2(), 张振华1()
收稿日期:
2023-04-10
接受日期:
2023-06-09
出版日期:
2023-10-16
发布日期:
2023-10-31
通信作者:
联系方式:
曾健,E-mail:1214223485@qq.com。王茹梦,E-mail:15526461183@163.com。曾健和王茹梦为同等贡献作者。
基金资助:
ZENG Jian1(), WANG RuMeng1(), GONG Pan1, YANG Xiao1, YIN XiaoQi1, LI JiangHe1, CHEN ShiLong1, YAO Lei1, SONG HaiXing1, KANG Lei2(), ZHANG ZhenHua1()
Received:
2023-04-10
Accepted:
2023-06-09
Published:
2023-10-16
Online:
2023-10-31
摘要:
【目的】通过对芥菜型油菜苗期氮效率相关性状进行全基因组关联分析,挖掘与油菜氮效率相关性状显著关联的SNP位点,预测相关候选基因,为揭示油菜氮高效分子机制和创制氮高效种质提供理论依据。【方法】以153份芥菜型油菜品系作为关联群体,设置低氮和正常氮2个处理,每个处理设置3个重复,并在2年(2021和2022年)进行2次完全重复的营养液培养试验。计算植株根冠比和地上部氮含量的相对值(低氮/正常氮),以此作为氮效率相关性状进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),挖掘氮效率相关候选基因。【结果】芥菜型油菜氮效率相关性状表现出丰富的变异,变异幅度为0.21—2.44,变异系数为22.92%—26.19%。全基因组关联分析检测到45个显著关联的SNP位点,其中,第一次根冠比相对值(relative root-shoot ratio 1,RRSR1)和第二次根冠比相对值(relative root-shoot ratio 2,RRSR2)共同关联到的显著SNP位点有16个,这些位点可解释的表型变异率为10.69%—15.39%。第一次地上部相对氮含量(relative shoot nitrogen concentration 1,RSNC1)和第二次地上部相对氮含量(relative shoot nitrogen concentration 2,RSNC2)共同关联到的显著SNP位点共有29个,可解释的表型变异率为13.22%—23.96%。在显著SNP位点上下游200 kb范围内共筛选出15个与氮效率相关候选基因,包括5个与硝酸盐转运相关的基因(BjuNPF5.8、BjuNRT2.7、BjuNPF2.3、BjuCLCb和BjuNRT1.3)、3个与氮代谢相关的基因(BjuASN3、BjuGLU2和BjuADCS)、4个与生长发育相关的基因(BjuCOBL8、BjuPYL6、BjuSAUR72和BjuUP3)和3个与逆境响应相关的基因(BjuNTP7、BjuJUB1和BjuPYL6)。【结论】共检测到45个与氮效率相关性状显著关联的SNP位点,筛选出15个可能与芥菜型油菜氮效率相关的候选基因。
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表2
关联分析中同一性状检测到的共同显著SNP位点"
性状 Trait | 染色体 Chr. | SNP位置 SNP site | 重复1 R1 | 重复2 R2 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
P值 P value | 贡献率 R2 | 显著性 -log10(P) | P值 P value | 贡献率 R2 | 显著性 -log10(P) | |||
RSNC | A01 | 3299276 | 4.18E-06 | 0.156 | 5.379 | 9.57E-06 | 0.151 | 5.019 |
RSNC | A01 | 3299282 | 1.50E-05 | 0.144 | 4.823 | 1.13E-05 | 0.151 | 4.946 |
RSNC | A01 | 5764206 | 2.81E-05 | 0.133 | 4.551 | 2.44E-08 | 0.216 | 7.613 |
RSNC | A01 | 7987047 | 5.17E-06 | 0.152 | 5.286 | 3.83E-08 | 0.210 | 7.417 |
RSNC | A01 | 9879443 | 2.87E-05 | 0.137 | 4.542 | 2.66E-05 | 0.141 | 4.575 |
RSNC | A02 | 31293392 | 2.80E-05 | 0.133 | 4.553 | 1.31E-05 | 0.144 | 4.884 |
RSNC | A02 | 4783843 | 2.69E-05 | 0.147 | 4.570 | 5.37E-06 | 0.173 | 5.270 |
RSNC | A02 | 5196424 | 2.93E-05 | 0.134 | 4.533 | 2.03E-07 | 0.194 | 6.693 |
RSNC | A02 | 5197874 | 2.34E-05 | 0.137 | 4.630 | 3.02E-08 | 0.216 | 7.520 |
RSNC | A02 | 5227749 | 1.76E-05 | 0.135 | 4.755 | 1.00E-07 | 0.198 | 6.998 |
RSNC | A02 | 5227934 | 8.90E-06 | 0.147 | 5.050 | 8.55E-08 | 0.206 | 7.068 |
RSNC | A02 | 5231658 | 1.85E-05 | 0.158 | 4.733 | 2.16E-08 | 0.240 | 7.666 |
RSNC | A06 | 11733832 | 2.95E-05 | 0.137 | 4.531 | 1.36E-05 | 0.151 | 4.866 |
RSNC | A07 | 17007356 | 1.45E-05 | 0.156 | 4.838 | 1.66E-05 | 0.160 | 4.780 |
RSNC | A07 | 17010239 | 2.61E-05 | 0.132 | 4.584 | 1.62E-05 | 0.140 | 4.791 |
RSNC | A07 | 17054911 | 2.43E-05 | 0.133 | 4.614 | 2.39E-05 | 0.137 | 4.622 |
RSNC | A07 | 17055062 | 2.06E-05 | 0.136 | 4.687 | 2.81E-05 | 0.135 | 4.551 |
RSNC | A07 | 17055097 | 2.23E-05 | 0.137 | 4.652 | 2.96E-05 | 0.134 | 4.529 |
RSNC | A07 | 17055893 | 1.79E-05 | 0.144 | 4.747 | 2.69E-05 | 0.141 | 4.571 |
RSNC | A07 | 29692636 | 3.08E-05 | 0.135 | 4.512 | 6.56E-06 | 0.152 | 5.183 |
RSNC | A07 | 29692637 | 3.08E-05 | 0.135 | 4.512 | 6.56E-06 | 0.152 | 5.183 |
RSNC | A07 | 29692699 | 2.60E-05 | 0.135 | 4.586 | 2.34E-06 | 0.164 | 5.631 |
RSNC | A07 | 29693188 | 1.67E-05 | 0.142 | 4.778 | 4.45E-06 | 0.157 | 5.351 |
RSNC | A07 | 29693225 | 3.03E-05 | 0.138 | 4.519 | 4.20E-06 | 0.164 | 5.377 |
RSNC | A07 | 29693241 | 8.19E-06 | 0.153 | 5.086 | 5.89E-06 | 0.160 | 5.230 |
RSNC | A07 | 29693269 | 2.27E-05 | 0.143 | 4.644 | 2.72E-06 | 0.169 | 5.565 |
RSNC | B01 | 54208618 | 1.88E-05 | 0.139 | 4.727 | 1.95E-05 | 0.143 | 4.710 |
RSNC | B01 | 54208847 | 2.12E-05 | 0.147 | 4.673 | 1.99E-05 | 0.153 | 4.702 |
RSNC | B01 | 54208983 | 2.72E-05 | 0.141 | 4.566 | 2.28E-05 | 0.145 | 4.643 |
RRSR | A01 | 3956738 | 9.38E-05 | 0.117 | 4.028 | 1.85E-05 | 0.122 | 4.732 |
RRSR | A01 | 3956739 | 9.38E-05 | 0.117 | 4.028 | 1.85E-05 | 0.122 | 4.732 |
RRSR | A02 | 23835765 | 1.25E-05 | 0.154 | 4.904 | 3.37E-05 | 0.127 | 4.472 |
RRSR | A02 | 23853725 | 2.03E-05 | 0.135 | 4.693 | 3.14E-05 | 0.120 | 4.504 |
RRSR | A02 | 23853762 | 6.77E-05 | 0.124 | 4.169 | 4.87E-05 | 0.115 | 4.312 |
RRSR | A02 | 23853786 | 6.35E-05 | 0.124 | 4.197 | 9.25E-05 | 0.107 | 4.034 |
RRSR | A02 | 23861655 | 4.36E-05 | 0.130 | 4.361 | 3.01E-05 | 0.119 | 4.521 |
RRSR | A02 | 23864619 | 4.63E-05 | 0.131 | 4.335 | 8.63E-05 | 0.108 | 4.064 |
RRSR | A02 | 23866416 | 9.28E-05 | 0.120 | 4.032 | 6.50E-05 | 0.113 | 4.187 |
RRSR | A02 | 23868460 | 9.36E-05 | 0.140 | 4.029 | 2.85E-05 | 0.141 | 4.546 |
RRSR | A02 | 23868483 | 7.52E-05 | 0.129 | 4.124 | 9.32E-05 | 0.113 | 4.031 |
RRSR | A02 | 23868846 | 3.48E-05 | 0.136 | 4.459 | 2.20E-05 | 0.126 | 4.658 |
RRSR | A02 | 23868869 | 3.75E-05 | 0.132 | 4.427 | 3.00E-05 | 0.121 | 4.522 |
RRSR | A04 | 20292414 | 7.12E-05 | 0.122 | 4.148 | 8.15E-05 | 0.108 | 4.089 |
RRSR | A04 | 20293014 | 8.62E-05 | 0.120 | 4.064 | 1.20E-05 | 0.128 | 4.919 |
RRSR | A05 | 22237279 | 2.64E-05 | 0.140 | 4.578 | 2.80E-05 | 0.122 | 4.553 |
表3
显著性SNP位点侧翼序列200 kb内的氮效率相关候选基因"
性状 Trait | SNP位置 SNP position | 显著性-log10(P) | 芥菜型油菜基因 Brassica juncea genes | 距SNP距离 Distance (kb) | 基因注释或编码蛋白 Gene annotation or coding protein | 其他名称 Other names | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
重复1 R1重复2 R2 | |||||||
RSNC | A01:5764206 | 4.551 | 7.613 | BjuA01g08460S | 116.1 | 天冬酰胺合成酶 Asparagine synthetase | ASN3 |
RSNC | A01:5764206 | 4.551 | 7.613 | BjuA01g08630S | 3.1 | COBRA-like蛋白8 COBRA-like protein 8 | COBL8 |
RSNC | A01:9879443 | 4.542 | 4.575 | BjuA01g13530S | 0.4 | 应激反应A/B桶状结构域蛋白 Stress responsive A/B barrel domain protein | UP3 |
RSNC | A02:31293392 | 4.553 | 4.884 | BjuA02g37890S | 21.1 | NRT1/PTR家族蛋白 NRT1/PTR family protein | NPF5.8 |
RSNC | A02:31293392 | 4.553 | 4.884 | BjuA02g38070S | 119.0 | NRT2家族蛋白 NRT2 family protein | NRT2.7 |
RSNC | A02:5231658 | 4.733 | 7.666 | BjuA02g07750S | 10.1 | 氯离子通道蛋白 Chloride channel protein | CLCb |
RSNC | A07:17007356 | 4.838 | 4.780 | BjuA07g16440S | 13.7 | 氨基脱氧分支酸合成酶 Aminodeoxychorismate synthase | ADCS |
RRSR | A01:3956738 | 4.028 | 4.732 | BjuA01g05410S | 181.1 | SAUR家族蛋白 SAUR family protein | SAUR72 |
RRSR | A01:3956738 | 4.028 | 4.732 | BjuA01g05480S | 133.9 | NAC转录因子 NAC transcription factor | JUB1 |
RRSR | A02:23835765 | 4.904 | 4.472 | BjuA02g26040S | 3.8 | BHLH转录因子 BHLH transcription factor | BHLH109 |
RRSR | A02:23868869 | 4.427 | 4.522 | BjuA02g26100S | 15.2 | NRT1/PTR家族蛋白 NRT1/PTR family protein | NPF2.3 |
RRSR | A04:20292414 | 4.148 | 4.089 | BjuA04g25540S | 112.1 | 脱落酸受体PYR/PYL家族蛋白 Abscisic acid receptor PYR/PYL family protein | PYL6 |
RRSR | A04:20293014 | 4.064 | 4.919 | BjuA04g26100S | 165.3 | Fd-GOGAT蛋白 Fd-GOGAT protein | GLU2 |
RRSR | A04:20293014 | 4.064 | 4.919 | BjuA04g25700S | 0.0 | 核苷酸转移酶 Nucleotidyl transferase | NTP7 |
RRSR | A05:22237279 | 4.578 | 4.553 | BjuA05g23430S | 109.0 | NRT1/PTR家族蛋白 NRT1/PTR family protein | NRT1.3 |
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