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科研进展 | 南繁种业所在甘蔗叶夹角基因定位方面取得新进展

发布时间:2022年4月19日来源:生物育种研究室

  甘蔗(Saccharum spp.)是一种主要的糖料作物,其产量一直以来都受到人们的关注,株型是决定甘蔗群体产量的重要性状,合理提高甘蔗的种植密度是增加甘蔗产量的有效方法。甘蔗的叶夹角是塑造理想株型的重要农艺性状,在栽培种群体中存在丰富的自然变异,了解其分子机制和挖掘优良的基因有助于选育高产品种。

图1 甘蔗自然群体不同时期+2、+3、+4叶叶夹角表型变异

  为发掘控制叶夹角大小的基因,近日,南繁种业所生物育种研究室在 Frontiers in Plant Science 在线发表了题为 Identification of Genetic Loci for Sugarcane Leaf Angle at Different Developmental Stages by Genome-Wide Association Study 的研究论文。

  该研究以中国甘蔗核心亲本及其衍生系组成的一个自然群体(216份材料)为研究对象,对其苗期+2和+3叶,伸长期和成熟期的+2,+3和+4叶叶夹角进行测定分析,结合自然群体的基因型数据进行全基因组关联分析,共定位到显著关联位点288个,同时被这三个或两个时期检测得到的优异位点有12个。根据自然群体的LD衰退水平对关联SNP位点的候选基因进行搜索,共有5571个候选基因落在这288个位点内,其中1838个具有功能注释。这些候选基因预测主要与油菜素甾醇(Brassinosteroid LRR receptor kinase precursor)、生长素(Auxin response factor)、赤霉素(Gibberellin receptor)、叶绿体(Chloroplastic),生长素的合成和信号转导、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Serine/threonine-protein kinase)和多种转录因子(Transcription factor)有关,直接或者间接调控叶夹角大小。 

图2 甘蔗自然群体结构及叶夹角GWAS分析

  另外,通过扩增目的片段,获得了一个与 SNP 位点紧密连锁的 InDel 标记,可以预测特定阶段的甘蔗株型。研究结果可用于分子标记辅助育种(MAS),加快甘蔗理想株型选育进程,提高选育效率。

  陈兴龙,黄郑晖,付丹文为该文的共同第一作者,齐永文研究员为通信作者。该研究得到广东省科学院建设国内一流研究机构专项资金项目、国家自然科学基金项目和广东省重点研发专项资助。


论文信息:

Chen X, Huang Z, Fu D, Zhang X, Feng X, Xie J, Wu B, Luo Y, Zhu M and Qi Y (2022) Identification of Genetic Loci for Sugarcane Leaf Angle at Different Developmental Stages by Genome-Wide Association Study. Front. Plant Sci. 13:841693. doi: 10.3389/fpls.2022.841693

(生物育种研究室/供稿)