干旱条件下鹰嘴豆百粒重及根系与整株的比重的QTL-seq研究

  摘要

  极端的干旱条件是一种主要限制鹰嘴豆产量的因素。两个响应产量下降的因素包括种子大小的缩小和根长/根密度。QTL-seq的策略就是用来鉴定百粒重以及在旱作条件下根干重和整个植株干重的比值（RTR）的候选遗传区间。对ICC 4958 x ICC 1882群体的极端性状混池的全基因组SNP位点的识别发现两个显著关联的遗传区间。其中百粒重QTL一个在CaLG01（1.08Mb）连锁群上，另一个在CaLG04 (2.7 Mb) 连锁群上。同时在CaLG04 (2.7 Mb) 连锁群上鉴定到一个和RTR相关的区间。综合分析后，最终共识别4个百粒重和5个RTR QTL。随后两个百粒重基因（Ca_04364， Ca_04607）和一个RTR基因（Ca_04586）都进行了CAPS/dCAPS标记的验证。鉴定到的候选区间及基因应该对鹰嘴豆改良的分子育种工作提供帮助。

  材料方法

  遗传群体：ICC 4958 x ICC 1882 RIL，262株系。

  ICC 4958（高百粒重+高RTR），ICC 1882（低百粒重+低RTR）。

  对两个极端表型分别进行混池，各挑选15个单株，共混成4个极端池。

  测序平台：Illumina MiSeq PE250 ，文库大小（500-600bp）。测序材料，四个混池+耐旱亲本ICC 4958。

  在所有混池中SNP index<0.3，测序深度小于7X的位点被删除。

  研究结果

  1、测序数据分析

  2、百粒重和RTR候选区间的鉴定

  两个鹰嘴豆亲本籽粒大小的比较，及262子代百粒重的分布图（正态分布）。

  在CaLG01（3.07–4.15 Mb）和CaLG04（11.12–13.82 Mb）连锁群上检测到的百粒重QTL遗传区间。

  两个鹰嘴豆亲本根系大小的比较，及262子代根系RTR的分布图（正态分布）。

  在CaLG04（12.73–13.83 Mb）连锁群上检测到的RTR QTL遗传区间。

  3、鉴定到的遗传区间的验证

  对两个亲本及极端性状混池进行标记开发的验证，同时又对不同的遗传群体的亲本进行验证。

  4、确定和性状相关联的标记

  5、和已经报道的百粒重及RTR QTL定位区间的重合

  图中标注的扇形区间即为与之前报道定位QTL重叠的区间。（a,百粒重；b,RTR）,本研究将定位区间进一步缩小。

  研究亮点

  1、利用一个包含262个株系的RIL群体，通过对研究两个性状的四个极端混池和其中一个亲本进行测序，利用QTL-seq的策略利用一个遗传群体的两个性状的极端混池进行两个性状QTL的全基因组范围内的定位。

  2、利用CAPS/dCAPS标记对亲本和混池进行验证，同时对其他遗传群体的亲本也进行辅助验证。证实关联到的SNP位点是与目标性状紧密相连的。

  3、鉴定到的效应最好的区间与之前研究报道结果是吻合的，且对区间的大小进行了更近一步的精细。并找到了与两个性状紧密相连的多态标记。

  参考文献

  QTL-seq for rapid identification of candidate genes for 100-seed weight and root/total plant dry weight ratiounder rainfed conditions in chickpea[J]. Plant Biotechnol J. 2016 Nov;14(11):2110-2119.IF=6.09