通过全基因组关联分析（GWAS）和RNA测序（RNA-seq）鉴定花生（Arachis hypogaea L.）中与光合色素含量相关的基因

《Theoretical and Applied Genetics》：Identification of photosynthetic pigment content-related genes in peanut (Arachis hypogaea L.) by GWAS and RNA-seq

花生光合色素积累的遗传机制及候选基因鉴定研究通过GWAS和转录组学分析，在241份花生种质中发现了23个种子期和45个开花期的QTLs，并鉴定出Arahy.YWY61J（调控叶绿素a和b）和Arahy.VMJ95M（调控叶绿素b和类胡萝卜素）两个候选基因。

　　

摘要

主要结论

通过整合的基因组关联研究（GWAS）和转录组分析，揭示了花生中光合色素含量的遗传基础，并鉴定出两个候选基因 Arahy. YWY61J 和 Arahy. VMJ95M，这些基因在叶绿素和类胡萝卜素积累的自然变异中起着作用。

摘要

光合色素对于光合作用中的光吸收和电子传递至关重要，这直接影响作物的生产力。然而，花生（Arachis hypogaea L.）在幼苗期和开花期光合色素含量的遗传基础仍知之甚少。本研究对241个花生品种进行了关联分析，以确定与四种光合色素含量（即叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）、总叶绿素（Chl a?+?b）和类胡萝卜素（Car）相关的基因，这些分析是在五种不同环境下进行的。通过全基因组重测序获得了2,110,659个高质量的单核苷酸多态性（SNPs）。基于四种光合色素含量的最佳线性无偏估计值，进行了全基因组关联研究（GWAS）。结果显示，在幼苗期和开花期分别有23个和45个数量性状位点（QTLs）与这四种光合色素含量相关。此外，通过对两种光合色素含量不同的花生品种进行RNA-seq分析，在幼苗期和开花期分别检测到3829个和4972个差异表达基因。通过整合QTL相关基因和RNA-seq数据，鉴定出17个差异表达基因。后续的单倍型分析表明，Arahy. YWY61J 参与叶绿素a和叶绿素b的合成，而 Arahy.VMJ95M 参与花生叶片中叶绿素b和类胡萝卜素的合成。总体而言，本研究为光合色素积累的遗传和生理调控提供了新的见解，并为通过标记辅助育种提高花生光合效率提供了有价值的候选基因。