多模型全基因组关联分析（GWAS）揭示了中国东南部玉米自交系叶片角度的关键基因位点

《BMC Plant Biology》：Multi-model GWAS reveals key loci for leaf angle in maize inbred lines from southeast China

　　

摘要

背景

玉米是一种重要的粮食和饲料作物，对其产量的需求持续增加，因此改进适合高密度种植的植物结构尤为重要。在植物结构特征中，叶角（LA）是影响光截获和冠层结构的关键因素。为了剖析玉米叶角的遗传基础，进行了一项全基因组关联研究。

结果

使用Maize6H-60 K SNP阵列对来自中国东南部育种计划的212个玉米自交系进行了基因分型。通过应用五种GWAS模型（GLM、MLM、SUPER、FarmCPU和BLINK），我们识别出14个显著SNP（p < 8.55 × 10^-7）以及它们所在200 kb侧翼区域内的342个候选基因，其中134个基因已被功能注释。多模型交叉验证显示了6个稳定关联的SNP，包括4个新位点（AX-107936049、AX-108102817、AX-107953621和AX-108061477）。AX-86,305,869位于一个先前报道的显著SNP的2 Mb范围内，而AX-107,994,145位于一个已知的QTL区间内。在这6个稳定位点中，有11个高置信度的候选基因被认为与叶角变异相关，可能通过激素信号传导、叶片形态发生和中脉发育等途径起作用。值得注意的是，GRMZM2G036905（与拟南芥ELF1同源）可能在调节叶片直立结构中发挥作用，而GRMZM2G003565可能如先前所建议的那样影响叶片卷曲。基于这些稳定SNP，我们开发了KASP标记，并在52个品种/品系（包括Zhengdan 958、MY73和Anke 985）以及20个自交系中进行了验证，证实了这些SNP与叶角变异之间的关联。

结论

通过多模型GWAS分析212个玉米自交系，本研究鉴定了6个稳定SNP和11个与叶角相关的候选基因。发现了4个新位点，并为3个稳定SNP开发了KASP标记，为培育耐高密度种植的玉米品种提供了遗传资源和工具。