全基因組關聯分析研究芝麻油脂產量和品質

2016-01-08    編輯:諾禾致源
全基因組測序解析胰腺發育不全致病原因

研究簡介

芝麻為二倍體,基因組較小,共有27,148個注釋基因,
且重復序列所占比例較低(28.5%),是油脂相關性狀研究的理想作物。
中國農業科學院油料研究所張秀榮研究員帶領的團隊在前期完成芝麻基因組測序的基礎上,
在國際上率先構建了高密度芝麻單倍型圖譜;
并對重要農藝性狀進行了全基因組關聯分析,獲得大量關聯位點和候選基因。
245棋牌 該研究成果發表于2015年10月19日的Nature Communications(IF: 11.47)。

研究方法

取    材

篩選全世界29個國家的705份芝麻資源,其中405份為國內傳統地方品種,95份為國內栽培種,另205份收集于28個其他國家以及地區,基本涵蓋了芝麻的四大種植區域

建    庫

每個品系選擇一株進行DNA提取,構建300 bp文庫

245棋牌測    序

Illumina HiSeq 2500,平均測序深度2.6 X

研究結果

1. 變異檢測結果

通過對705份材料進行全基因組重測序,共挖掘到5,407,981個SNP,平均50 bp有一個SNP。經分析發現,其中有254,781個非同義突變的SNP,分別位于24,089個基因上。

245棋牌2. 群體分層分析結果

系統進化樹和主成分分析將芝麻分為兩個亞群(藍色表示亞洲北部地區,紅色表示亞洲南部地區),而芝麻的起源一般認為是亞洲南部,北方地區的芝麻品種的產生應該是源于光周期和氣候的長期選擇(圖1)。
Fst分析的結果表明兩個亞群間的差異較小,平均為0.02(圖2)。LD分析的結果顯示當LD衰減到一半時,其衰減距離為88Kb。

 群體遺傳多樣性分析結果

圖1   群體遺傳多樣性分析結果

245棋牌3. 全基因組關聯分析結果

對油脂和產量相關的56個重要農藝性狀進行了全基因組關聯分析,其中包括芝麻葉柄顏色、花唇色、開花期、含油量、脂肪酸的11個組分以及芝麻產量相關性狀等,總共獲得關聯位點549個,候選基因46個(圖3上)。

3.1 對芝麻含油量的遺傳分析發現: 芝麻含油量不僅受油脂代謝酶類調控,還受到其他基因調控,如受到種皮顏色控制基因(SiPPO)和木質素合成基因(SiNST1)影響(圖3下)。

3.2 對芝麻種子脂肪酸成分的關聯分析發現: 脂肪酸代謝關鍵基因KASIDGATFATAFATBSAD等,初步解析了芝麻油脂代謝調控網絡。研究還發現芝麻一系列產量相關基因,這些基因的優異等位基因的積累是芝麻育成品種產量較地方種高的重要影響因素。

選擇消除分析結果

圖2   選擇消除分析結果

芝麻含油量性狀的全基因組關聯分析結果

245棋牌圖3   芝麻含油量性狀的全基因組關聯分析結果