谷子抽穗时间基因SiTOC1的表达与单倍型变异分析

摘要：

[目的]谷子抽穗时间的适应性表现是广适性新品种选育的基础,分析抽穗时间关键基因的遗传变异和单倍型效应,为品种适应性改良提供基础信息.[方法]通过全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),定位谷子抽穗时间关键基因SiTOC1,利用多组学数据库(multi-omics database for Setaria italica,MDSi)提供的SiTOC1数字表达量,分析SiTOC1的组织时空表达特性,并利用原生质体对SiTOC1蛋白进行亚细胞定位.采用qRT-PCR在短日(10 h光照/14 h黑暗)条件下进行SiTOC124 h节律表达模式分析.利用有代表性的99份谷子品种,分析SiTOC1编码区和启动子区的遗传多态性、单倍型以及转录水平,并对单倍型与抽穗时间的关系进行鉴定.[结果]在第1染色体物理位置31456761 bp处鉴定到了一个显著的关联信号,与抽穗时间紧密相关,该位点附近存在一个拟南芥抽穗期TOC1的同源基因SiTOC1.SiTOC1在光周期响应组织(根、茎、叶等)中高表达,亚细胞定位于细胞核,在傍晚表达量上调,呈现出24 h节律性表达模式.SiTOC1在不同谷子品种中存在丰富的多态性,但REC和CCT结构域高度保守.SiTOC1编码区2种主要单倍型H-2和H-6分别与启动子单倍型Hp-591C和Hp-591A共分离,其中,启动子单倍型Hp-591C较Hp-591A的相对表达量显著上调了约2.5倍(P=0.014),并且该单倍型在三亚市、长治市和乌鲁木齐市3个环境下的抽穗时间分别平均延迟9、11和12 d.[结论]SiTOC1启动子区第591 bp处的SNP是引起抽穗时间差异的主效位点,单倍型Hp-591A较Hp-591C早熟,可作为主效单倍型用于分子育种选择.

关键词：谷子、抽穗时间、全基因组关联分析、单倍型、遗传变异、节律性表达

所属期刊栏目：54

分类号：S852.65;S572;S722.5

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;国家谷子高粱产业技术体系项目;中国农科院创新工程项目

在线出版日期：2021-06-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：2273-2286,中插6-中插10