王艳花 刘景森 李加纳

整合GWAS和WGCNA筛选鉴定甘蓝型油菜生物产量候选基因

王艳花1,2,**刘景森1,2,**李加纳1,2,*

1西南大学农学与生物科技学院/ 油菜工程研究中心, 重庆 400715;2西南大学现代农业科学研究院, 重庆 400715

生物产量是作物获得高产的重要基础, 对于甘蓝型油菜(L.)尤其重要。本研究利用588份甘蓝型油菜材料构成的自然群体2年生物产量表型数据的全基因组关联分析, 再结合高生物产量材料‘CQ45’和低生物产量材料‘CQ46’的转录组测序(RNA-seq)结果, 整合了6个甘蓝型油菜材料6个部位(茎秆、叶片、花后30 d主轴与侧枝种子、花后30 d主轴与侧枝角果皮)的转录组数据构建的加权共表达网络分析(WGCNA), 筛选出与生物产量相关的候选基因。通过相关分析发现, 2年间甘蓝型油菜自然群体中生物产量对大多数产量相关性状都具有正向效应; 自然群体2年生物产量分析的最佳模型均为K+PCA模型, 共检测到9个显著位点(< 1/385691或< 0.05/385691); 根据CQ45和CQ46共36组转录组数据, 选择MAD值为前5%的基因共计5052个用于构建WGCNA, 通过筛选合并共得到了15个模块, 其中5个基因共表达模块分别与叶片、茎秆和花后30 d种子显著性相关; 整合了WGCNA中关键模块的hub gene、GWAS分析得到的显著SNP位点和极端表型差异基因确定候选基因, 它们的拟南芥同源基因为、、、, 这些基因在光合作用的卡尔文循环、碳同化、物质积累等方面发挥重要作用。

GWAS; WGCNA; RNA Seq; 甘蓝型油菜

油菜作为四大油料作物(大豆、油菜、向日葵、花生)之一, 由于其较强的适应性, 在世界各地广泛种植[1-3]。随着人类对油菜的需求不断增加, 油菜总产量增速不断加快[4], 世界油料作物中油菜的种植面积及总产量已位居第二, 仅次于大豆[5-6]。同时油菜也是我国主要农作物, 在作物种植面积中排名第五, 仅次于水稻、玉米、小麦、大豆[7-12]。近年来, 油菜多功能开发利用的持续发展, 形成了油菜的油用、菜用、花用、蜜用、饲用等“一菜多用”的模式, 大幅度的提高了油菜的种植效益[13]。在实际生产中, 我国油菜产量仍较低, 生产成本却很高, 国际竞争力严重不足[14-15]。……