无舌性状的显性突变特征:gydF4y2Ba山羊草属tauschiigydF4y2Baliguleless (gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba）gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

禾科植物的叶子有一个独特的形态特征:它们由近端鞘和远端叶片组成，叶片被舌状区分开。叶鞘提供结构支撑和保护发育中的叶片，而叶片的主要功能是光合作用。耳廓允许叶片向后倾斜以进行最佳的光合作用，并决定叶片的角度，而舌叶保护茎免受水、微生物和害虫的进入。无舌舌的变种有一个直立的叶片，环绕秆。对玉米和其他谷物无舌突变体的研究已经鉴定出了与叶片形态和分化有关的基因。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

我们描述了一种诱导的无舌突变体(LM)gydF4y2Ba山羊草属tauschiigydF4y2Ba输出电容。，一个donor of genome D of bread wheat小麦gydF4y2BalLM无舌表型受单基因显性控制(gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba）.确定…的精确位置gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba在gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba通过多样性阵列技术(DArT)测序得到887个单核苷酸多态性(SNP)标记，构建了高度饱和的遗传图谱。的gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba基因定位于5DS染色体。考虑SNP标记的坐标，侧翼gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba在假分子5D上，确定了包含该基因的染色体区域，并确定了候选基因列表。LM表型的形态学特征表明gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba参与控制叶片发育，主要控制叶片近端-远端模式，其显性突变导致舌区异常，但不影响生殖发育。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

在这里，我们报告无舌的特征gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba的显性突变控制其表型的突变体gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba．本文首次报道了小麦科植物无舌性状的显性遗传模式。的位置gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba5DS染色体上的基因座让我们确定了一系列候选基因。此列表不包含gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba任何具有良好特征的谷类基因的同源物，其突变导致无舌表型。因此，特征gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba突变体为进一步研究植物叶片的形态和分化提供了一种新的模式。gydF4y2Ba

禾科植物的叶子有一个特征:它的远端和近端部分被一个由舌叶和一对耳廓组成的舌形区分开(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba）.棘球藻亚科的大多数代表物种舌形发育良好，但棘球藻属的大多数物种没有舌形。舌叶的厚度从革质到褶皱不等。叶舌被认为是一个渐进的器官，可以防止水、灰尘和微生物渗透到叶鞘中[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

舌状区器官的分化和发育发生在叶片发育的早期阶段。这些过程受到干扰会导致舌叶和耳廓发育不完全或缺失[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。玉米(gydF4y2Ba玉米gydF4y2BaL.)舌区发育异常的突变体使舌区发育的表征和控制这一过程的基因鉴定成为可能[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

最充分表征的基因是gydF4y2Baz梅斯gydF4y2Ba基因gydF4y2BaLIGULELESS 1gydF4y2Ba（gydF4y2BaLG1gydF4y2Ba)，编码转录因子SQUAMOSA启动子结合蛋白(SBP)，该转录因子是叶片边缘和叶鞘发育所必需的。假设LG1蛋白位于细胞核内[gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。隐性突变体gydF4y2Balg1gydF4y2Ba没有舌叶和耳廓，叶子较窄，垂直放置[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba]。叶舌在前10叶上无;然而，在随后的叶子上发育没有耳的初级舌瓣[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba]。所有特征突变基因均表现为隐性遗传模式。gydF4y2Ba

基因gydF4y2BaLIGULELESS 2gydF4y2Ba（gydF4y2BaLG2gydF4y2Ba)也控制着舌部的发育。gydF4y2BaLG2gydF4y2Ba编码碱性亮氨酸拉链转录因子。的gydF4y2Balg2gydF4y2Ba隐性突变体不形成正常的舌前区[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba]。第一和有时第二叶没有完全发育的舌叶或耳廓，但这些器官在第三叶的边缘发育。在所有随后的叶子上，舌叶更发达，而在最后的叶子上，它是正常的。假定gydF4y2Balg2gydF4y2Ba基因决定了舌部和耳廓的定位gydF4y2Balg1gydF4y2Ba基因控制它们的发育[gydF4y2Ba8gydF4y2Ba，gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

基因gydF4y2BaKN1gydF4y2Ba（gydF4y2BaKNOTTED1gydF4y2Ba)调控叶片中关键特异转录因子的表达。gydF4y2Ba诺克斯gydF4y2Ba和gydF4y2BaLIGULELESS 3gydF4y2Ba基因(gydF4y2Balg3gydF4y2Ba)通常在玉米鞘中表达，它们的产物结合到gydF4y2BaKN1gydF4y2Ba．在敲除该基因的细胞系中，叶片是正常的[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]。玉米基因gydF4y2Baknotted1gydF4y2Ba（gydF4y2Bakn1gydF4y2Ba)是第一个在植物中发现的同源盒基因。基因gydF4y2Bakn1gydF4y2Ba本科已在许多其他植物物种中分离出来，并细分为两纲。第一类包括基因gydF4y2Bakn1gydF4y2Ba和gydF4y2Ba粗糙sheath1gydF4y2Ba玉米,gydF4y2BaOSH1gydF4y2Ba和gydF4y2BaOSH15gydF4y2Ba的大米gydF4y2Ba, HvKnox3gydF4y2Ba大麦，还有gydF4y2BaSTM1gydF4y2Ba和gydF4y2BaKNAT1gydF4y2Ba的gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba(l)Heynh。这些基因主要在分生组织的组织中表达，影响植物的发育[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

的功能gydF4y2BaLg3gydF4y2Ba基因就不太清楚了。基因paraloguesgydF4y2Balg4agydF4y2Ba（gydF4y2Ba诺克斯11gydF4y2Ba),gydF4y2Balg4bgydF4y2Ba（gydF4y2Ba诺克斯5gydF4y2Ba)编码具有退化功能的蛋白质。基因gydF4y2BaLg3gydF4y2Ba和gydF4y2BaLg4agydF4y2Ba(和gydF4y2Ba- b)gydF4y2Ba分别位于3S和8l染色体上[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba]。在大米中，是同源物gydF4y2BaOSH6gydF4y2Ba和gydF4y2BaOSH71gydF4y2Ba位于染色体图上的保守合型区域。gydF4y2Ba

玉米gydF4y2BaLiguleless狭窄gydF4y2Ba（gydF4y2BaLgngydF4y2Ba)半显性突变决定了叶片发育的模式。突变植株叶片狭窄，叶舌和耳廓不规则发育，花序分枝较少。在这种基因的纯合子中，没有形成生殖结构。gydF4y2Ba

调控麦类植物叶片近端与远端分化和舌区形成的基因研究较少。独特的植物gydF4y2Ba小麦属植物硬质gydF4y2BaDesf。在塞浦路斯发现了没有舌和耳廓的鸟，gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

1918年在帕米尔地区发现了无舌状结构的黑麦[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。在无舌舌的植物中，舌舌只在第一片叶子中没有，但在上面的叶子中，已经观察到舌舌。遗传分析表明，黑麦无舌是由一个基因的隐性等位基因决定的。这个基因被命名为gydF4y2Ba埃尔gydF4y2Ba（gydF4y2BaeligulatumgydF4y2Ba):没有舌叶的叶子[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]。该基因被定位到染色体2RL上[gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

大麦的突变株gydF4y2Ba大麦芽gydF4y2Ba所有的叶子上都没有舌叶和耳，并且在发育的早期就发生了形成的破坏。决定叶片无舌表型的基因定位在2H染色体长臂上，鉴定出该形态基因的候选基因;它是gydF4y2BahvLG1gydF4y2Ba的同源词gydF4y2BaLG1gydF4y2Ba玉米基因[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

小麦gydF4y2Ba小麦属植物gydF4y2BaL.具有无舌叶表型的变异;它们在所有的叶子上都没有舌和耳。三个形态基因已被确定，其隐性等位基因决定无舌表型:gydF4y2Balg1gydF4y2Ba，gydF4y2Balg2gydF4y2Ba和gydF4y2Balg3gydF4y2Ba．这些基因分别定位在2BL、2DL和2AL染色体的分子遗传图谱上[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba，gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在一个野生的小麦族代表中获得了一个无舌型的诱导突变体gydF4y2Ba山羊草属tauschiigydF4y2Ba输出电容(2gydF4y2BangydF4y2Ba= 14, DD)，它是六倍体小麦基因组D的二倍体供体[gydF4y2Ba24gydF4y2Ba]。虽然在gydF4y2Bat . aestivumgydF4y2Ba［gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]，gydF4y2Bat .硬质gydF4y2Ba［gydF4y2Ba25gydF4y2Ba),而gydF4y2Bat . monococcumgydF4y2Bal . (gydF4y2Ba19gydF4y2Ba]，舌片的缺失是一种隐性性状，在gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba突变体，舌部的缺失主要是遗传的。发现决定突变表型的基因gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba（gydF4y2BaLiguleless Ae。tauschiigydF4y2Ba)与2DL染色体的微卫星标记有关:gydF4y2BaXbarc159gydF4y2Ba(9.3厘米);然而,gydF4y2BaXbarc159gydF4y2Ba与其他2DL标记物并无关联[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

这里我们描述了gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba通过光镜和扫描电镜观察无舌突变体，并根据突变体的表型特征，提出了其致病基因在叶片发育中的作用。利用多样性阵列技术(DarT)测序方法，绘制了7个基因图谱gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba染色体被构建，基因决定gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba无舌瓣表型进行遗传定位。基因在分子遗传图谱上的位置成为鉴定候选基因列表的基础。gydF4y2Ba

植物材料gydF4y2Ba

的gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba无舌突变体是由日本筑波农业研究中心牧野博士人工培育的[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。将无舌瓣突变体G3489(返交亲本)与无舌瓣突变体G3489进行回交，得到无舌瓣近等基因系G3489。6次回交后，杂合的BC6F1植株自交，选择无舌叶显性和隐性舌叶显性植株。对所选的无舌叶和舌叶植物进行进一步的自交后，无舌叶- g3489接近等基因系(NIL-gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba得到了它的兄弟系(sibb -line)。gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba加入编号G3489，叶形表型由加州大学河滨分校J. G. Waines教授提供。gydF4y2Ba

要映射gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba基因;无舌gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba)，和FgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba由无舌瓣突变体与KU2126杂交得到的定位群体。gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2BaKihara et al.(1965)收集到了叶状叶表型的KU2126号菌株[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]。FgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba亲本植物在温室条件下生长。FgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba播种后大约14天和30天估计植株。gydF4y2Ba

光学显微镜和扫描电镜分析gydF4y2Ba

利用卡尔蔡司立体发现V12光学显微镜(卡尔蔡司显微镜有限公司，德国)对KU2126、G3489和无舌瓣突变体的叶片形态进行了研究。图像由AxioCam MRc-5(卡尔蔡司显微镜有限公司，德国)捕获。用扫描电镜(SEM, TM-1000, Hitachi Co.， Ltd, Japan)观察舌部区域的形态特征。在15 kV加速电压下，在低真空(30-50 Pa)条件下检测解剖的叶段。gydF4y2Ba

DNA分离和基因分型gydF4y2Ba

从叶面材料中分离出基因组总DNAgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba植物,NIL -gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba根据Plaschke et al.(1995)的方法，b - b系和亲本系[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba]。然后，每个样品取20 μl 70 ng/μl的DNA溶液(FgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba植物，无Liguleless Mutant，和KU2126)被送到澳大利亚Diversity Arrays Technology (DArT) Pty Ltd. (gydF4y2Bahttp://www.diversityarrays.comgydF4y2Ba)，通过DArTseq方法进行全基因组扫描。92 F的全基因组分型gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba植株和2个亲本系按照Akbari等人描述的方案进行。[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba]通过小麦DArTseq试验(小麦GBS 1.0)。各克隆的原始序列数据(单核苷酸多态性[SNP]评分数据)见表S1。根据dartseq衍生的SNP标记进行评分:0 =参考等位基因纯合子，1 = SNP等位基因纯合子，2 =杂合子，“-”=双零/零等位基因纯合子(基因组中没有SNP片段)。尽管DArTseq产生了两种类型的数据，硅片和SNP，但在这里，我们将DArTseq衍生的SNP数据作为一种共显性高信息量的标记。gydF4y2Ba

联动图构建gydF4y2Ba

基因型数据上传到MultiPoint Ultra-dense (ULD)定位程序(MultiQTL Ltd.， Haifa, Israel)，并作为FgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba人口(gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]。缺失数据超过15%的标记和分离失真较大的标记(gydF4y2BaχgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba> 21)。通过基于进化优化策略的算法确定多位点排序[gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba用最大似然估计计算成对重组分数(gydF4y2Ba射频gydF4y2Ba)。初步的聚类和标记分配到一个连锁群(LG)进行了评估gydF4y2Ba射频gydF4y2Ba= 0.15阈值。通过重复验证标记顺序和去除不可靠标记，对LG内标记邻近区域的稳定性进行了评估(10次重复采样)。利用“扩展连锁群”功能将单个标记添加到图谱中，扩增系数从1.0逐步增加到1.4。映射到相同位置的标记被分组并由单个委托表示:骨架标记。稳定的LGs通过逐渐增加重组阈值而最终连接gydF4y2Ba射频gydF4y2Ba0.30。使用Kosambi映射函数计算距离(cM)。地图采用MapChart 2.2 (gydF4y2Bahttp://www.biometris.nlgydF4y2Ba/)。gydF4y2Ba

以确定映射的dartseq衍生snp的位置gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba伪分子，我们将与感兴趣的基因相连的含有snp的序列(gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba的基因组序列gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba（gydF4y2Bahttp://aegilops.wheat.ucdavis.edu/ATGSP/blast.phpgydF4y2Ba)， e值< 1e-10。根据得到的序列，设计引物对(gydF4y2Bahttps://www.genscript.com/tools/pcr-primers-designergydF4y2Ba)扩增含有snp的区域(最多300 bp;额外的文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S4) in NIL-gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba， sibb -line, Liguleless Mutant，和G3489。使用BigDye Terminator v3.1循环测序试剂盒(Applied Biosystems)对PCR产物进行直接Sanger测序，获得含snp扩增子序列。荧光终止延伸产物在ABI 3130xl毛细管遗传分析仪(Applied Biosystems)上分离。SNP标记的等位基因与gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba基因因此在NIL-gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba和SIB-line。gydF4y2Ba

具有已知位置的SSR(简单序列重复)标记gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba伪分子5D [gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]也用于NIL-基因分型gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba和b - b线，以确定渗入的片段。ssr分析按照先前的描述进行[gydF4y2Ba35gydF4y2Ba]在ABI 3130xl上。本研究中使用的所有SSR引物都列在附加文件中gydF4y2Ba2gydF4y2Ba表S6。这里使用的SSR标记的信息可在gydF4y2Bahttp://www.graingenes.orggydF4y2Ba．gydF4y2Ba

的gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba在joinmap6软件(gydF4y2Bahttps://kyazma.nlgydF4y2Ba)和数量上的遗传特征。无舌性状的数量性状位点(QTL)位置gydF4y2BaqLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba)通过MultiQTL软件中的区间映射识别[gydF4y2Ba36gydF4y2Ba]。为了确定QTL检测阈限(LOD)值，采用“比较假设H1→H0”选项进行200个排列。为了估计主要参数的标准差，采用了自举分析。gydF4y2Ba

基因识别和注释gydF4y2Ba

基因识别采用参考基因组的部分DNA序列和一组DNA序列两种方式进行gydF4y2Ba从头开始gydF4y2Ba预测基因模型。从染色体5D假分子上切下感兴趣的区域gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba(ROI-5D)，检索自GenBank (BioProject PRJNA341983)。gydF4y2Ba从头开始gydF4y2BaROI-5D的预测编码序列(CDS)已从ATGSP资料库(gydF4y2Bahttp://aegilops.wheat.ucdavis.edu/ATGSP/annotationgydF4y2Ba/)。对ROI-5D和gydF4y2Ba从头开始gydF4y2Ba根据植物CDS数据库(ENA Coding Sequence plant Release 130)预测CDS;gydF4y2Baftp://ftp.ebi.ac.uk/pub/databases/ena/coding/release/stdgydF4y2Ba/)使用BLASTN 2.8.0+ [gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]。局部排列被组装和聚集。识别序列或参考序列覆盖率低于80%的序列被过滤掉。使用REST API对基因本体进行QuickGO和GOA标注(gydF4y2Bahttps://www.ebi.ac.uk/QuickGO/api/index.htmlgydF4y2Ba）.获得了每个簇的非冗余蛋白集。标记为可移动遗传元素的基因被过滤掉。gydF4y2Ba

的表型特征gydF4y2BaLiguleless突变gydF4y2Ba的gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba

与非突变体G3489和KU2126相比，无舌叶突变体(LM)具有直立叶片(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Baa - c)。光镜和扫描电镜显示其舌区结构存在差异。与具有野生型表型叶片的G3489和KU2126相比，LM中舌叶和耳廓完全缺失(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba）.LM对叶片和鞘的形态均无影响(图2)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bah, i)，但LM和NIL-的叶片长度较短gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba与b线相比。无舌叶的数量不受环境的影响，整个个体发生过程中的性状表现没有变化。gydF4y2Ba

LM生殖发育正常;其花序(穗状花序)形态正常，小花可育，但穗状花序长度略显差异(gydF4y2BatgydF4y2Ba= 1.77;gydF4y2BaP =gydF4y2Ba0.1)短于NIL-gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba(4.9±0.8厘米)相比SIB-line(7.3±1.0厘米)。每穗的小穗数gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba(9)的穗密度略低于其b系(14)，但差异不显著，两系间穗密度无差异。gydF4y2Ba

在分蘖数上，我们没有观察到NIL-之间的显著差异gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba和SIB-line。因此，突变引起舌区形态的改变，而不影响生殖发育和轴芽形成(分蘖)。LM表型提示其致病基因在舌区发育中的作用。可能是基因gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba多效性影响叶片生长过程，其显性突变减少叶片大小(主要是叶片长度)。gydF4y2Ba

LM的遗传特征gydF4y2Ba

FgydF4y2Ba_1gydF4y2BaLM/KU2126杂交的杂种具有无舌叶表型。FgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba后代表现为无舌叶或舌叶表型。分离比例符合3个舌瓣(36株)对1个无舌瓣(77株)表型，证实了该性状的单基因显性遗传(gydF4y2BaχgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba= 2.8,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.05)， Amagai等报道[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。无舌性状遗传的显性模式不同于所有其他属无舌表型的研究结果gydF4y2Ba小麦属植物gydF4y2Ba．在六倍体小麦中，无叶柄表型是由于同源第2组染色体中缺乏显性叶柄赋予等位基因所致gydF4y2Balg1gydF4y2Ba在2B染色体上gydF4y2Balg2gydF4y2Ba在染色体2D上[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。的gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba无舌性状的基因(gydF4y2BaLigulelessgydF4y2Ba在gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba，gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba)转移到小麦六倍体合成系SynW-1;我们发现了显性基因gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba在六倍体水平上授予无舌表型[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

的gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba决定LM无舌表型的基因被证明与gydF4y2BaXbarc159gydF4y2Ba染色体2DL的标记，这些作者得出结论gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba位于染色体2DL [gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。尽管如此,gydF4y2BaXbarc159gydF4y2Ba位点与其他2D微卫星位点没有关联[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]，但在小麦的2D染色体上，gydF4y2BaXbarc159gydF4y2Ba和gydF4y2BaXgwm301gydF4y2Ba紧密相连(约5厘米)(gydF4y2Bahttps://wheat.pw.usda.gov/GG3gydF4y2Ba/)。此外,gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba(2 dl)gydF4y2BaIw2gydF4y2Ba(2DS)基因在同一作图群体中被发现是独立遗传的[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

建设gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba基因地图gydF4y2Ba

确定…的位置gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Baa上的轨迹gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba在当前的研究中，采用了允许构建高度饱和分子遗传图谱的DArTseq方法。本研究共使用了3934个多态性dartseq衍生SNP标记(附加文件)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba:表1)。其中，3409个DarT-seq衍生的snp(605个骨架标记)被映射到25个连锁组(LG)。在去除不可靠标记并合并连锁组后，我们获得了7个LGs。共定位了887个标记。构建的遗传图谱跨度为1087.89 cM，单个染色体范围为113.68 cM (3D)至191.15 cM (2D)gydF4y2Ba4gydF4y2Ba表2)。平均距离为3.54 cM。不同染色体上的骨架标记数从29个(2D和6D)到68个(5B)不等，这些标记均匀地分布在每条染色体上。在5 ~ 25 cM范围内共观察到68个缺口，其中最大的缺口出现在4D染色体(附加文件)上，为22.93 cMgydF4y2Ba4gydF4y2Ba表2)。的全部七个连锁群的构造图gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba包含骨架标记在附加文件中提供gydF4y2Ba5gydF4y2Ba:图S1，所有映射标记位置的详细信息见附加文件gydF4y2Ba6gydF4y2Ba:表S3。gydF4y2Ba

映射gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba基因gydF4y2Ba

的gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba先前通过SSR测定将基因分配到染色体2D上[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。为了比较SSR和snp衍生的染色体2D连锁图谱，我们采用gydF4y2BaXbarc159gydF4y2Ba(SSR标记与gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba）gydF4y2Ba和gydF4y2BaXgwm301gydF4y2Ba(2DL的最远端标记物[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba])，将其整合到本研究构建的SNP连锁图谱中。我们对FgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba利用GWM301微卫星标记，对LM/KU2126杂交植株进行综合分析gydF4y2BaXgwm301gydF4y2Ba到二维SNP图中。的gydF4y2BaXgwm301gydF4y2Ba位点被发现与21311252_0026 (0.6 cM，远端)和1193685_0018 (0.6 cM，近端)相连:2DL远端区域的SNP标记(附加文件)gydF4y2Ba7gydF4y2Ba:图S2)。这些制图结果与Amagai等人的结果一致。gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。BARC159未能扩增gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2BaLM, KU2126和16fgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba从LM/KU2126杂交中获得的植物，但在a - 1中获得了预期大小(220 bp)的产物gydF4y2Bat . aestivumgydF4y2Ba简历。中国春季DNA样本;后者作为阳性对照。因此，我们的结果不能确定的位置gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba因为我们没有观察到BARC159的扩增，而BARC159先前被证明与gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

鉴于LM的无舌表型受单基因控制，首先，我们进行了定位gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba作为一个单一基因。该基因定位于5DS染色体，远端为3960013_0025标记(11.4 cM)，近端为1077530_0065标记(8.8 cM)gydF4y2Ba8gydF4y2Ba:图S3)。的gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba映射导致3960013_002 -1077530_0065区间从5.5 cM延长到22.2 cM。这种扩展可能是由于F的得分失误gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba植物的表型(表型错误)，或者它是不完全外显的结果gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba突变由一个(或多个)小基因的影响引起的突变，它改变了基因的表现gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba突变。为了避免任何映射错误，并识别可能影响较小的QTL，我们映射了gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba基因作为数量遗传性状(QTL)。一个独特的QTL，gydF4y2BaqLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba， (lod = 114.85;gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.0025)在5DS染色体上被鉴定出来(图2)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)，它完全与gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba5DS上的位置(附加文件gydF4y2Ba8gydF4y2Ba:图S3)。我们没有发现更多的qtl，包括那些对任何人都有轻微影响的qtlgydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba染色体。gydF4y2Ba

首次在小麦属5组染色体上定位了无舌性状基因。为了确认映射结果，我们在NIL-中确定了一段渗入gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba通过对NIL的5DS染色体进行比较gydF4y2BalggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba用SNP和SSR标记进行基因分型，鉴定为sibb系。无舌性状的供体gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba为LM，但循环亲本G3489与种群发育图谱(Ku2126)不同;因此，G3489中SNP位点的等位基因组成未知。鉴定与之相关的SNP标记等位基因gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba，我们设计了引物来扩增含snp区域。共设计了10对引物，用于扩增含snp区域(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:表S4)。LM、Ku2126、G3489、NIL-的含snp区(300 bp)序列gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba和SIB-line通过直接Sanger测序获得(附加文件gydF4y2Ba9gydF4y2Ba表5)。在LM和Ku2126中发现的SNP等位基因组成证实了由DArTseq测定的组成(附加文件)gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(表S4)，但大多数snp(10个中的8个)在无舌性状(LM)的供体和复发亲本(G3489)之间是非多态性的。然而，我们在包含标记3960013_0025和1202478_0022的两个序列中发现了三个额外的snp(附加文件)gydF4y2Ba9gydF4y2Ba表5)。因此，我们选择了4个多态性SNP标记来表征NIL-的5DSgydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba和sibb线。gydF4y2Ba

除了SNP标记外，我们还使用了先前分配给的ssrgydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba染色体5D，它们在伪分子chr5上的坐标是已知的[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]。共使用15个SSR标记;其中14个为多态性，应用于NIL- 5DS染色体的鉴定gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba和附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba表6)。综合分析，利用SNP和SSR标记进行基因分型的结果表明，NIL-的5DS染色体为gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba具有来自无舌性状供体(LM)的片段渗入，而相同的5DS区域在sibb系中没有任何渗入(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba）.这些结果证实了得到的测图结果。因此,gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba基因位于染色体5DS上gydF4y2BaAe。tauschii。gydF4y2Ba

考虑到假分子5D(3960013_002和1077530_0065)上的SNP标记的坐标gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba基因(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)，就确定了包含该基因的染色体区域。从分子功能、生物过程和细胞成分方面使用ROI-5D中的基因本体(GO)进行注释。在87人中gydF4y2Ba从头开始gydF4y2Ba-预测的位于ROI-5D上的基因(3960013_002和1077530_0065区间)，只有60个被注释，而在CDS数据库中通过相似性搜索发现的187个基因中有183个被注释(附加文件)gydF4y2Ba10gydF4y2Ba表S7)。在183个基因中，预测了89个基因的分子功能，预测了68个基因的生物过程和96个基因的细胞成分。在所有三个GO类别中，共有44个基因被注释。在35个独特的生物过程中，“ATP合成耦合质子转运”(GO:0015986, 15个蛋白)、“光合作用”(GO:0015979, 13个蛋白)和“转录调控，dna模板化”(GO:0006355, 11个蛋白)是显性的。主要的分子功能是“DNA结合”(GO:0003677)，“蛋白质异二聚化活性”(GO:0046982)和“质子跨膜转运蛋白活性”(GO:0015078)。每个GO类别的流行术语在附加文件中进行了总结gydF4y2Ba11gydF4y2Ba:图S4。在标注的蛋白中，未发现与已知舌瓣基因(包括MADS box、MYB和SBP)相关的转录因子家族。尽管如此,gydF4y2Ba

表型特征gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba无舌区突变表明该突变影响舌区形成，但生殖发育正常。根据我们的研究，除了舌叶区域的缺陷(没有舌叶和耳廓)外，LM叶片表型的一个明显特征是叶片缩短。我们还发现，株高、分蘖数、穗长和每穗颖花数在NIL-中具有显著的影响gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba单株的穗长比单株的穗长略少，但差异仅在穗长上显著。小麦和黑麦无舌型在上述表型性状的数量参数上没有类似的减少[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba]。然而，玉米半显性突变体gydF4y2BaLgn-RgydF4y2Ba具有较窄和较短的叶与有缺陷的舌和耳廓。叶片形态gydF4y2BaLgn-RgydF4y2Ba被发现受到中度影响gydF4y2Ba．gydF4y2Ba生殖发育不正常gydF4y2BaLgn-RgydF4y2Ba突变体(gydF4y2Ba39gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

Busch等。[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba提出了一个保守的遗传系统，建立腋生分生组织并决定叶的形状。在大麦中，基因的隐性突变gydF4y2BaELIGULUM-AgydF4y2Ba（gydF4y2BaELI-AgydF4y2Ba)产生较少分蘖的矮化植株，并破坏叶片-鞘边界，从而产生无舌叶[gydF4y2Ba41gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba]。gydF4y2BaELI-AgydF4y2Ba被预测编码一种含有RNase h样结构域的未加注释的蛋白质，该结构域有助于叶片和侧枝的发育[gydF4y2Ba42gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

大麦的隐性突变gydF4y2BaUniculme4gydF4y2Ba（gydF4y2BaCul4gydF4y2Ba)基因，该基因编码一种BROAD-COMPLEX、TRAMTRACK、BRIC-À-BRAC-ankyrin蛋白，与之密切相关gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba叶片上叶柄e1 (BOP1)和BOP2导致分蘖减少和叶片近端-远端格局的改变。的损失gydF4y2BaCul4gydF4y2Ba导致无舌叶表型和分蘖减少，表明该蛋白在侧器官起始和近端-远端模式中的保守作用[gydF4y2Ba43gydF4y2Ba]。虽然我们发现在NIL-中分蘖数略有减少gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba与它的b - b线相比，这种差异并不显著gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba可能只对叶片发育有贡献，而不参与腋芽的形成和生殖发育。gydF4y2Ba

在小麦科物种中，无舌表型通常作为隐性性状遗传。人们发现小麦的无舌表型[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]，黑麦[gydF4y2Ba15gydF4y2Ba，gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]和大麦[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]受2组染色体上基因的隐性突变控制。小麦基因gydF4y2Balg1gydF4y2Ba，gydF4y2Balg2gydF4y2Ba,gydF4y2Balg3gydF4y2Ba［gydF4y2Ba18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba，gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23gydF4y2Ba)、黑麦gydF4y2Ba埃尔gydF4y2Ba［gydF4y2Ba15gydF4y2Ba，gydF4y2Ba16gydF4y2Ba和大麦gydF4y2Ba李gydF4y2Ba［gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]位于第2组染色体的长臂上，而大麦基因gydF4y2Baeli-AgydF4y2Ba已被定位到染色体2HS。gydF4y2Ba

最近,gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba无舌表型的突变基因gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba被映射到染色体2DL，考虑到它与gydF4y2BaXbarc159gydF4y2BaSSR标记[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。尽管如此，在报告的地图上，gydF4y2BaXbarc159gydF4y2Ba标记并不与其他2DL标记相连[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。另一个矛盾是gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba基因和…没有关系gydF4y2BaIw2gydF4y2Ba位于2DS染色体上的基因[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba］gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

在这里，我们应用了DArTseq方法来定位gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba基因高度饱和gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba基因地图。鉴于在之前的研究中该基因定位的复杂性[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]，我们只选择了高信息量的共显性dartseq衍生SNP标记来构建gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba分子遗传学的地图。因此,gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba（gydF4y2BaqLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba)基因定位于第5DS染色体，并通过SSR-和snp -基因分型结果确认其位置gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba和它的b - b线。我们没有发现任何额外的qtl，包括染色体2D上的qtlgydF4y2BaqLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba(5DS)是唯一鉴定出的QTL。这意味着LM的无舌性状是作为孟德尔性状遗传的，但在映射时存在一些困难gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba作为一个单一基因可能是由于它的不完全外显率。gydF4y2Ba

的gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba基因组序列是最近才公布的[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba]，这一成就使识别DNA标记的位置成为可能gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba伪分子和划定基因组区域窝藏感兴趣的基因。两侧的标记序列gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba基因(3960013_002和1077530_0065)与gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba基因组序列。在这个区间内的基因根据侧翼标记的位置被鉴定为候选基因。虽然候选基因的列表应该通过进一步的实验工作(例如，构建新的重组)来缩短，但获得的信息使我们能够排除gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba已知谷物无舌性状的同源基因作为候选基因gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba．gydF4y2Ba其中，与基因同源的序列gydF4y2Balg1gydF4y2Ba(chr2, AET2Gv21102800, XM_020336542.1)，gydF4y2Balg2gydF4y2Ba(chr3, AET3Gv20832700, XM_020334604.1)，gydF4y2BaLg4gydF4y2Ba(chr1, AET1Gv20185800, XM_020322669.1)，gydF4y2BaKnox1gydF4y2Ba(chr4, AET4Gv20120200, XM_020291993.1)gydF4y2BaLgn1gydF4y2Ba(chr7, AET7Gv20569100, XM_020291616.1)的染色体位置与gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba(5DS)，和序列(s)同源gydF4y2BaLG3gydF4y2Ba都没有被发现吗gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba基因组(gydF4y2Bahttp://aegilops.wheat.ucdavis.edu/jbrowse/index.html?datagydF4y2Ba)或面包小麦基因组(gydF4y2Bahttps://urgi.versailles.inra.fr/blastgydF4y2Ba/)。大麦基因gydF4y2BaCul4gydF4y2Ba和gydF4y2BaELI-AgydF4y2Ba，其隐性突变导致无舌表型，被定位到非合成染色体3HL [gydF4y2Ba43gydF4y2Ba]及2HS [gydF4y2Ba42gydF4y2Ba),分别。的gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba该基因位于5DS染色体区域，与面包小麦5DS、水稻Os12、高粱Sb2和短柄茅Bd4染色体具有同源性[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在本研究中，我们对gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba无舌瓣诱导突变体，其表型受gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba显性突变。本文首次报道了小麦科植物无舌性状的显性遗传模式。LM的形态学特征表明gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba参与控制叶片发育，主要是叶片近端-远端模式。利用dartseq衍生的SNP标记将该基因定位到5DS染色体上。gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba该基因位于与面包小麦5DS、水稻Os12、高粱Sb2和短柄麦Bd4染色体保守同源的区域。已确定的候选基因列表gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba不包含gydF4y2BaAe。tauschiigydF4y2Ba任何具有良好特征的谷类基因的同源物，其突变导致无舌表型。的特征gydF4y2BaLggydF4y2Ba^tgydF4y2Ba突变体为进一步研究植物叶片的形态和分化提供了一种新的模式。gydF4y2Ba

我们感谢Oxana A. Roschina和Anton A. Ermakov(俄罗斯新西伯利亚细胞学和遗传学研究所)提供的技术援助。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

本研究由RSF (n16 - 16-10021)资助，不包括由IC&G预算项目No. 0324-2016-0001支持的SEM和光学显微镜分析。出版费用由RSF (n16-16-10021)资助。gydF4y2Ba

数据和材料的可用性gydF4y2Ba

本研究中产生或分析的所有数据都包含在这篇发表的文章[及其附加文件]中。gydF4y2Ba

关于本品gydF4y2Ba

这篇文章已经作为gydF4y2Ba《植物生物学》2018年第19卷第1期:BGRS\SB-2018:植物生物学论文选集。gydF4y2Ba该补充的全部内容可在网上获得gydF4y2Ba//www.cinefiend.com/articles/supplements/volume-19-supplement-1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

1. 俄罗斯科学院细胞学和遗传学研究所，俄罗斯新西伯利亚市拉夫连维耶娃大街10号，630090gydF4y2Ba

   Alina E. Dresvyannikova, Alexander F. Muterko, Nikolay P. Goncharov, Oxana B. DobrovolskayagydF4y2Ba

2. 新西伯利亚国立大学，皮罗戈瓦2，新西伯利亚630090gydF4y2Ba

   Alina E. Dresvyannikova & Oxana B. DobrovolskayagydF4y2Ba

3. 茨城市大学农学院，茨城市300-0393gydF4y2Ba

   Nobuyoshi渡边gydF4y2Ba

4. 中央西伯利亚植物园SB RAS, zoolotodolinskaya街101号，新西伯利亚，630090gydF4y2Ba

   亚历山大·a·克拉斯尼科夫gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

OBD设计并管理了该项目，GNP管理了该项目，NW获得了FgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba绘制种群、近等基因系和SIB系。AED、AAK和OBD有助于SEM分析。AED进行SSR分析。AED、OBD和AFM参与了DArTseq基因分型数据分析、图谱构建和QTL分析;采用原子力显微镜进行基因注释;OBD和AED在所有其他共同作者的意见下撰写了这份手稿。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2BaOxana B. DobrovolskayagydF4y2Ba．gydF4y2Ba

伦理批准并同意参与gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

发表同意书gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这可能被解释为潜在的利益冲突。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

施普林格·自然对已出版的地图和机构关系中的管辖权要求保持中立。gydF4y2Ba

开放获取gydF4y2Ba本文遵循知识共享署名4.0国际许可协议(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba)，它允许在任何媒体上不受限制地使用、分发和复制，前提是您要适当地注明原作者和来源，提供到知识共享许可协议的链接，并注明是否进行了修改。创作共用公共领域免责声明(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)适用于本文中提供的数据，除非另有说明。gydF4y2Ba

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