通过全基因组关联研究，剖析印度先进小麦育种系中成年植株对条锈病和叶锈病的抗性机制

《BMC Plant Biology》：Dissecting adult plant resistance to stripe and leaf rust in advanced Indian wheat breeding lines through a genome-wide association study

　　

摘要

尽管已有多项全基因组关联研究（GWAS）探讨了印度小麦种质资源中的抗锈性，但这些研究均未专门针对本土培育的高级育种系。本研究利用高密度单核苷酸多态性（SNP）阵列和贝叶斯信息与连锁不平衡迭代嵌套关键路径（BLINK）多基因座GWAS模型，结合基于单倍型的连锁不平衡分析，探讨了这些育种系成株抗叶锈病和条锈病的遗传基础。研究在三个季节进行了多环境表型鉴定，以捕捉环境变化的影响。分析结果发现了17个与叶锈病相关的显著SNP-性状关联（Marker Trait Associations, MTAs）和7个与条锈病相关的显著SNP-性状关联，这些关联位点位于3B、5B、7B和6A染色体上，包括已知和新的位点。这些关联位点靠近已明确功能的抗锈基因，如Lr12/Lr31、Yr27/Lr13、Lr18、Lr52/Yr47和Yr66，证实了先前的基因推导和基于标记的研究结果。连锁不平衡分析（LD-block analysis）发现了新的数量性状位点（QTLs）qLr.iari.3BL.1、qLr.iari.5BL.2、qLr.iari.7BL.3和qSr.iari.6AL.1，这些位点在表型上表现出显著效应，并且在不同环境中的表现一致，因此是进行标记辅助选择的有希望的候选基因。其中，qLr.iari.3BL.1位点位于SNP AX-94,715,535的侧翼，被证实是印度小麦中稳定且广泛分布的抗性位点。qLr.iari.5BL.2和qLr.iari.7BL.3这两个QTL在两个环境中均被检测到，且似乎位于之前未报道过抗性基因的基因组区域。研究结果强调了经典抗性基因（如Lr13/Yr27）的持续育种价值，以及新发现位点在培育适应印度气候条件的耐锈小麦品种方面的潜力。

尽管已有多项全基因组关联研究（GWAS）探讨了印度小麦种质资源中的抗锈性，但这些研究均未专门针对本土培育的高级育种系。本研究利用高密度单核苷酸多态性（SNP）阵列和贝叶斯信息与连锁不平衡迭代嵌套关键路径（BLINK）多基因座GWAS模型，结合基于单倍型的连锁不平衡分析，探讨了这些育种系成株抗叶锈病和条锈病的遗传基础。研究在三个季节进行了多环境表型鉴定，以捕捉环境变化的影响。分析结果发现了17个与叶锈病相关的显著SNP-性状关联（Marker Trait Associations, MTAs）和7个与条锈病相关的显著SNP-性状关联，这些关联位点位于3B、5B、7B和6A染色体上，包括已知和新的位点，这些位点靠近已明确功能的抗锈基因，如Lr12/Lr31、Yr27/Lr13、Lr18、Lr52/Yr47和Yr66，证实了先前的基因推导和基于标记的研究结果。连锁不平衡分析（LD-block analysis）发现了新的数量性状位点（QTLs）qLr.iari.3BL.1、qLr.iari.5BL.2、qLr.iari.7BL.3和qSr.iari.6AL.1，这些位点在表型上表现出显著效应，并且在不同环境中的表现一致，因此是进行标记辅助选择的有希望的候选基因。其中，qLr.iari.3BL.1位点位于SNP AX-94,715,535的侧翼，被证实是印度小麦中稳定且广泛分布的抗性位点。qLr.iari.5BL.2和qLr.iari.7BL.3这两个QTL在两个环境中均被检测到，且似乎位于之前未报道过抗性基因的基因组区域。研究结果强调了经典抗性基因（如Lr13/Yr27）的持续育种价值，以及新发现位点在培育适应印度气候条件的耐锈小麦品种方面的潜力。