意见与建议
首页市场动态市场资讯 > 中科院遗传发育所最新力作:GWAS解析大豆重要性状遗传网络
详细信息

中科院遗传发育所最新力作:GWAS解析大豆重要性状遗传网络

浏览次数: 日期:2017年9月4日 09:04

2015年在Nature Biotechnology上发表302份大豆重测序文章,近日,中科院遗传发育研究所继续扩大研究群体,再对809份大豆进行了重测序分析,深入解析了大豆84个农艺性状间的遗传调控网络,论文于2017824日在线发表于Genome Biology杂志。

大豆是人类和动物油脂及蛋白质的主要来源,现代栽培大豆大约在5000年前由野生大豆驯化,继而进一步选育而成。

2015年,中科院遗传发育研究所的研究人员,对302份代表性大豆种质进行了重测序(>11x),分析表明大豆在驯化和改良过程中遗传多态性明显降低,在驯化阶段鉴定出121个强选择信号,在品种改良阶段鉴定出109个强选择信号。对种子大小、种皮颜色、生长习性、油含量等性状进行全基因组关联(GWAS)分析,找出了一系列显著关联位点。大豆产油性状受人工选择较多,形成复杂的网络系统共同调控油的代谢。

Fig. Genome-wide screening and functional annotations of selected regions

研究还定位了一些其它重要农艺性状的调控位点,明确了一些基因在区域化选择中的作用,例如控制花周期的E1,控制生长习性的Dt1,控制绒毛颜色的T等。这为大豆重要农艺性状调控网络的研究奠定了重要基础。该研究结果于201522日在线发表于Nature Biotechnology杂志。

2017年,该研究团队在之前研究的基础上,继续扩大群体数量,共对809份大豆进行了重测序(8.3×)分析,深入解析了大豆84个农艺性状间的遗传调控网络,为大豆的分子设计育种提供了重要的理论基础。论文于2017824日在线发表于Genome Biology杂志。

Fig. Geographic distribution and genetic structure of 809 soybean accessions

研究团队利用全基因组关联分析并结合新开发的上位性效应检测方法,对84个性状的调控位点进行了系统的全基因组扫描,共鉴定出245个显着关联位点,发现其中95个关联位点和其它位点存在上位性效应。一方面,这些关联位点很好地解释了单个性状的遗传调控。例如,对于油含量相关性状,共鉴定到24个脂肪酸代谢相关和21个脂代谢相关的基因,它们分别参与了不同的重要酶促反应。深入分析发现,这些基因是通过加性效应共同调控多个大豆油脂性状的形成。

Fig. GWAS of the soybean plant height

另一方面,这些关联位点揭示了不同性状间相互耦合的遗传基础。根据连锁不平衡分析,发现115个关联位点可相互连锁,并与所观测的51个性状联系起来,形成复杂的多性状多位点调控网络,该遗传调控网络很好地解释了不同性状间的耦合关系。研究还发现其中23个关联位点,包括16个新鉴定的位点,对不同性状的形成起到关键调控作用,并对其中部分位点在不同性状耦合中的作用进行了验证。

Fig. Association networks across different traits in soybean

不同复杂性状间的耦合是分子设计育种的关键科学问题。作物的产量、品质等大都是多基因控制的复杂性状,由于受到一因多效和遗传连锁的影响,使某些性状在不同材料和育种后代中协同变化,呈现耦合性相关。解析复杂性状间耦合的遗传调控网络,明确关键调控单元,对分子设计育种具有重要意义。

高效的分子设计育种新体系的研究对于高产优质大豆新品种的培育具有重要意义,同时也为其他作物性状耦合研究提供了借鉴。

参考文献:

【1】Fang C., et al., Genome-wide association studies dissect the genetic networks underlying agronomical traits in soybean. Genome Biology. 2017,18(1):161.

【2】Zhou Z.K., et al., Resequencing of 302 wild and cultivated accessions identifies genes related to domestication and improvement in soybean. Nature Biotechnology, 2015, 33(4): 408-414.

所属类别: 市场资讯

该资讯的关键词为: