陆地棉（Gossypium hirsutum L.）种子棉产量的数量性状核苷酸（QTNs）及其相互作用（QQIs）的检测

《Euphytica》：Detection of quantitative trait nucleotides (QTNs) and QTN-by-QTN interactions (QQIs) for seed-cotton yield in upland cotton (Gossypium hirsutum L.)

解析棉花产量性状遗传结构及QTL互作的研究通过GWAS发现15个显著QTNs，其中9个稳定位点，检测到21个QQIs并预测5对蛋白互作。

　　

摘要

籽棉产量（SCY）是棉花中关键的产量性状之一，也是主要的育种目标。尽管已经鉴定出许多数量性状位点（QTLs），但关于这些QTLs之间相互作用的报道却很少。本研究使用CottonSNP80K基因芯片对312份陆地棉花（Gossypium hirsutum L.）样本进行了全基因组关联研究（GWAS）。采用了四种GWAS方法（GEMMA-LM、GEMMA-LMM、EMMAX和FaST-LMM）来利用最佳线性无偏预测因子识别与籽棉产量相关的数量性状核苷酸（QTNs），同时使用3VmrMLM方法来检测QTN之间的相互作用（QQIs）。表型分析结果显示，籽棉产量在五种不同环境条件下表现出广泛且连续的变异。基因型方差、环境方差以及基因型与环境之间的交互作用方差均达到了高度显著的水平。基因分型共检测到47,894个单核苷酸多态性标记，将这些陆地棉花样本分为两个亚群。四种GWAS方法共识别出15个显著的QTNs，其中9个QTNs被至少三种方法所确认。单标记/单倍型分析进一步证实，这9个QTNs共同构成了3个新的QTLs：qSY-D03（TM53448/TM53452/TM53454/TM53460）、qSY-D10（TM74930）和qSY-D12（TM78919/TM78920/TM78921/TM78922）。基因本体富集分析发现了25个与籽棉产量相关的非冗余候选基因。对陆地棉花TM-1的RNA-seq数据进行进一步的计算机模拟分析后发现，有6个基因在特定发育阶段的胚珠中表现出高表达水平。此外，还检测到21个QQIs，包括2个显著的相互作用和19个潜在的相互作用，从而预测出5对蛋白质-蛋白质相互作用，涉及4个QQIs和5个基因对。本研究为陆地棉花籽棉产量的遗传结构提供了新的见解。所识别的QTNs/QTLs和QQIs为未来的研究提供了宝贵的遗传资源。