单株GWAS与BSA结合快速鉴定株高候选SNP

摘要

背景:GWAS是定位QTL和多种作物性状相关的SNPs/gene的重要工具。典型的GWAS在作物自交系群体中的应用，利用多次测量和平均表型作为响应变量。本研究提出了一种单株GWAS（sp-GWAS）分析的策略，不需要提供一系列相关的自交系。但是sp-GWAS依赖于从随机交配群体中取样的单个植物的表型和基因型。更重要的是本文证实了sp-GWAS能够有效的和BSA策略结合快速确认显著关联的SNPs。

结论：本研究用到Shoepeg玉米地方品种（一种作为开放授粉的品种），用来评估sp-GWAS与BSA联用是否能高效的检测到与株高显著关联的SNPs。共有768个单株种植在两年的8个不同环境下，sp-GWAS分析。在768个单株中共有306k个多态标记用于关联分析，最终获得25个与株高显著相关的SNPs（p<0.00001）。相同群体分别挑选高和矮的个体进行混池测序，BSA关联到37个与主要相关的区域。25个GWAS关联的位点中有3个是和BSA定位区域是重叠的。

材料方法

植物材料：玉米地方品种Shoepeg：一种未受改良的玉米品种，是随机杂交生成的杂合材料。连续两年分别在4个地方各种5000株Shoepeg，分别挑选96株极端高和矮的株系进行后续分析。

测序策略：GBS（ApeKI），Illumina NEXTseq SE75bp。

参考基因组：B73

version3 [AGPv3; http://ftp.maizesequence.org/]

GWAS关联分析：FarmCPU

R package。（现在关联阈值：p<0.00001）。

BSA关联分析：双侧z检验。

研究结果

1、实验流程概述

第一年4个地方，每个地方分别种植5000株Shoepeg，每个地方随机挑选96株进行基因型和表型分析。按照表型分别挑选两个地方5%极端高和矮的单株。

第二年将4个地方分别挑选的极端个体在相同的地方再分别种5000株。然后分别从高和矮的两个种植点分别随机各挑选96个极端个体进行表型鉴定和BSA测序分析。

2、关联分析

GWAS和BSA对玉米株高定位结果（其中GWAS显著相关位点有25个，其中3个与BSA关联区域重叠）

GWAS关联位点注释信息

BSA关联区域

参考文献：Single-plant GWAS coupled with bulk segregant analysis allows rapid identification and corroboration of plant-height candidate SNPs [J].2019.BMC Plant Biology