玉米穗行数全基因组关联分析

玉米穗行数全基因组关联分析
张焕欣 翁建峰* 张晓聪 刘昌林 雍洪军 郝转芳 李新海*
中国农业科学院作物科学研究所 / 作物分子育种国家工程实验室， 北京 100081
摘 要： 穗行数是玉米产量的重要组成性状， 其遗传解析对高产育种具有指导意义。本文以203份主要玉米自交系为 材料， 2007年在新疆乌鲁木齐、吉林公主岭和海南三亚进行穗行数测定； 采用分布于玉米基因组的41 101个单核苷酸 多态性（SNP）标记对穗行数进行关联分析。共鉴定出9个与穗行数显著关联（P ＜ 0.0001）的 SNP， 分别位于染色体框 1.02、1.10、7.03、8.02、9.06和10.03。8个 SNP 位于已定位的数量性状座位（QTL）区间内。在显著 SNP 位点 LD 区 域内发掘出4个候选基因， 分别编码含 F-box 结构域的生长素受体蛋白、玉米 kn1蛋白、AP2结构域蛋白和富亮氨酸 重复的跨膜蛋白激酶。采用全基因组关联分析策略发掘穗行数基因位点及候选基因， 将为克隆控制玉米产量性状基 因奠定基础。 关键词： 玉米； 穗行数； 全基因组关联分析； 候选基因
Genome-wide Association Analysis of Kernel Row Number in Maize
ZHANG Huan-Xin， WENG Jian-Feng*， ZHANG Xiao-Cong， LIU Chang-Lin， YONG Hong-Jun， HAO Zhuan-Fang， and LI Xin-Hai*
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014， 40（1）： 1-6 ISSN 0496-3490； CODEN TSHPA9
http：//zwxb.chinacrops.org/ E-mail： xbzw@chinajournal.net.cn
DOI： 10.3724/SP.J.1006.2014.00001
定位研究报道较多， 影响穗行数的 QTL 在玉米 10 条染色体上均有分布。Ma 等[4]利用综 3×87-1 构建
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的 294 份重组自交系（recombinant inbred line， RIL） 群体检测出 13 个穗行数 QTL， 分别位于第 1、第 3、 第 4、第 5、第 8、第 9 和第 10 染色体。Lu 等[5]利 用掖 478×丹 340 的 150 个 F2：3 家系共定位到 13 个控 制穗行数的 QTL， 位于染色体框 7.03 位点来自丹 340 的穗行数主效 QTL qkrn7 可解释平均表型变异 17.86%。Guo 等[6]用郑 58×昌 7-2 的 231 个 F2：3 家系 在两种播种密度下进行穗行数 QTL 定位， 分别检测
玉米穗行数（kernel row number， KRN）形成于小 穗分化期， 由小穗成对分生组织数目决定[1]。穗行数 是决定玉米产量的主要构成因素， 属于数量性状， 广义遗传力较高[2]， 其遗传解析对玉米高产育种具
有指导意义。分子标记的发展使得 QTL 作图成为解 析穗行数遗传结构的有效方法[3]。目前， 关于穗行数
Institute of Crop Science， Chinese Academy of Agricultural Sciences / National Engineer Laboratory of Crop Molecular Breeding， Beijing 100081， China
Abstract： Kernel row number （KRN） is one of grain yield components in maize （Zea mays L.）. Investigation of its genetic architecture will help develop high-yield varieties in maize. In this study， the KRN in a panel of 203 maize inbred lines was detected in Urumqi of Xinjiang， Gongzhuling of Jilin， and Sanya of Hainan in 2007， and used to perform the genome-wide analysis for KRN using MaizeSNP50 BeadChip. A total of nine SNPs were found to be significantly associated with KRN at a threshold of P ＜ 0.0001， which were on chromosome Bins 1.02， 1.10， 7.03， 8.02， 9.06， and 10.03， respectively. Eight of these SNPs were located in the QTL intervals reported previously. Meanwhile， four candidate genes were scanned， encoding auxin signaling F-box containing protein， kn1 protein， AP2 domain containing protein and leucine-rich repeat transmembrane protein kinase respectively. In summary， these identified genes and SNPs will offer essential information for cloning yield-related genes in maize. Keywords： Maize； Kernel row number； Genome-wide association analysis； Candidate gene