QTL冬季休眠和相关性状的QTL映射伪F1人群：Lowland X低地和低地X UplandGY.dF4y2Ba

背景GY.dF4y2Ba

switchgrass（GY.dF4y2Ba处女圆锥花序GY.dF4y2Ba)通过感知光周期和温度变化经历冬季休眠。在繁殖结束后的初秋转入冬眠，春季退出休眠。生长季的长短影响生物量的积累和产量。在本研究中，我们通过秋季再生高度（FRH）和归一化植被指数（NDVI）、春季出苗率（SE）和开花期（FD）对来自低地AP13和低地B6（AB）285个后代杂交的两个双亲伪F1群体的冬季休眠进行了QTL定位，低地B6和山地VS16（BV）有227个后代。GY.dF4y2Ba

结果GY.dF4y2Ba

鉴定出18个用于FRH的qtl, 18个用于NDVI的qtl, 21个用于SE的qtl, 30个用于FD的qtl。FRH、NDVI、SE和FD的贡献率分别为4.21 ~ 23.27%、4.47 ~ 24.06%、4.35 ~ 32.77%和4.61 ~ 29.74%。在BV群体中发现了数量较多的QTL，表明在低海拔和高海拔群体中有更多的变异有助于季节性休眠潜在性状的表达。我们鉴定了9个可能具有多效基因作用的共定位QTL区域。FRH和NDVI与柳枝稷干生物量的正相关关系表明，柳枝稷冬季休眠时间会影响其生物量产量。FRH的中、高遗传力水平(0.55 ~ 0.64 HGY.dF4y2Ba^2gydF4y2Ba)NDVI（0.30-0.61小时）GY.dF4y2Ba^2gydF4y2Ba）意味着使用具有用于生物质产量的间接选择的特性的可能性。GY.dF4y2Ba

结论GY.dF4y2Ba

在显着的QTL间隔内发现的标记可以作为南部地区育种非休眠和半休眠换肤品种的基因组资源，种植者可以从较长的生产季节受益。GY.dF4y2Ba

SwitchGrass，GY.dF4y2Ba处女圆锥花序GY.dF4y2BaL.是一个北美大多数北美的C4温暖季节草，从加拿大南部到墨西哥北部[GY.dF4y2Ba1gydF4y2Ba］．由于配子体自交不亲和，它主要是异花授粉[GY.dF4y2Ba2gydF4y2Ba］．柳枝稷的种质按分类学分为两个主要生态型:高地和低地[GY.dF4y2Ba1gydF4y2Ba］．柳枝稷的基本染色体数为x = 9。低地生态型大多是四倍体(2n = 4x = 36条染色体)，很少是八倍体(2n = 8x = 72条染色体)，而高地生态型可以是四倍体或八倍体[GY.dF4y2Ba3.gydF4y2Ba］．Switchgrass用途包括动物放牧，土壤养护，景观美化，最近作为生物燃料原料[GY.dF4y2Ba1gydF4y2Ba]. 1991年，柳枝稷被美国能源部（DOE）生物燃料原料开发计划（BFDP）选为草本模式种，用于生物燃料生产[GY.dF4y2Ba4.gydF4y2Ba］．它适合在不适合种植行作物的边际土地上种植，这使它成为生物燃料的合适品种[GY.dF4y2Ba5.gydF4y2Ba］．GY.dF4y2Ba

SwitchGrass的分类分类是由纬度适应的差异引起的，这导致普遍存在的光周期和沿着自适应环境的纬度的温度占[GY.dF4y2Ba1gydF4y2Ba那gydF4y2Ba6.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba7.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba8.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba9.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba10.gydF4y2Ba］．普通的蜕皮大多数在北纬境地找到，他们在那里他们演化了适应性状，以便为寒冷的季节和耐寒冬季温度的耐受性[GY.dF4y2Ba11.gydF4y2Ba］．低地生态型分布在南纬地区，适应较长的生长季节，但对低温很敏感。低地生态型与高地生态型的不同之处在于，它们更高，分蘖更少更大，叶片更长更宽，茎更粗。高地生态型可能在6月底或7月初开花，而低地生态型可能在10月中旬开花[GY.dF4y2Ba12.gydF4y2Ba］．GY.dF4y2Ba

Casler等人[GY.dF4y2Ba6.gydF4y2Ba]在春季出现和下降收获后测量地面盖，并发现在其未适应位置种植的两种生态型的较低值，表明在不同纬度地区种植只有适应的生态文出来[GY.dF4y2Ba6.gydF4y2Ba］．由于对光周期和温度的适应性不同，Upland Ecotypes在2-7的北部古老地区天然发现，而低地生态型可以在6-10的南部区域发现[GY.dF4y2Ba11.gydF4y2Ba］．卡勒[GY.dF4y2Ba1gydF4y2Ba[基于对区域光细胞周期和温度水平的改编，报告了八个区域基因库或品种部署区。这两个因素在很大程度上影响了SwitchGrass弹簧出现，开花时间，寒冷和耐热性，以及冬季休眠的发作[GY.dF4y2Ba1gydF4y2Ba那gydF4y2Ba6.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba13.gydF4y2Ba］．GY.dF4y2Ba

柳枝稷和其他暖季多年生草本植物一样对光周期的变化有反应，这种敏感性是受基因控制的。它们依靠光周期信号在有利条件下开始生长，而在不利条件下则进入休眠状态[GY.dF4y2Ba11.gydF4y2Ba]. 在较长的光周期下，柳枝稷生长旺盛，开花延迟[GY.dF4y2Ba7.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba8.gydF4y2Ba］．范埃斯布罗克等人。[gydF4y2Ba8.gydF4y2Ba]发现北方交叉草栽培品种，岩石膨胀率较长的穗产生和较长持续时间的延迟，在较长的光周期下。延迟被认为与植物植物主干上叶片的连续射伤之间的干预期之间的延迟相关。该研究证实，SwitchGrass具有兼表性短日复应，在短时间内开花。北方夏季时，适应夏季的日常光周期的北方人口适应较长的每日光周期，当在南部南部种植时更快地迅速地花费[GY.dF4y2Ba14.gydF4y2Ba]. 南方种群在北纬地区种植时则相反；它们开花晚，营养生长时间长[GY.dF4y2Ba14.gydF4y2Ba］．GY.dF4y2Ba

温度是控制切换增长的另一个因素。代谢途径如光合作用，呼吸和生长过程被酶催化，这些酶受到温度的影响。在25至30°C的中等高温下在25至30℃的中度高温下测定最佳的转换生长，但在37.6°C的温度下降低[GY.dF4y2Ba15.gydF4y2Ba]或冷却温度为14°C [GY.dF4y2Ba16.gydF4y2Ba］．冷冻温度也可能导致植物死亡。对北部地区的SwitchGrass生态型评估显示普满生态型的近乎完全存活，并且由于对极寒温度的不适当而接近低地生态型的完全死亡率[GY.dF4y2Ba17.gydF4y2Ba］．GY.dF4y2Ba

休眠意味着缺乏可见的生长[GY.dF4y2Ba18.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba19.gydF4y2Ba]威胁环境中存活的植物物种的自适应机制[GY.dF4y2Ba20.gydF4y2Ba］．植物生长的恶劣环境是冬季寒冷的天气。常年植物经历冬季通过终止分娩生长和对生长促进信号不敏感的冬季反应的周期性生长[GY.dF4y2Ba21.gydF4y2Ba］．暴露于寒冷的温度可能损害其生理功能，例如光合作用，细胞转运，以及清除反应性氧物种的能力[GY.dF4y2Ba22.gydF4y2Ba］．冷冻温度也可能导致细胞内的冰层以及细胞外空间，导致细胞结构和细胞脱水的造成损伤，因为吸收的不可用性[GY.dF4y2Ba23.gydF4y2Ba］．GY.dF4y2Ba

休眠的分类基于引起休眠的主要生理反应[GY.dF4y2Ba24.gydF4y2Ba]外部触发[GY.dF4y2Ba25.gydF4y2Ba］．旨在描述三种类型的休眠;疾病是临时不利环境条件的生长抑制;Paradomancy抑制来自远端器官的信号的生长;内胚性是由内部信号进行生长抑制[GY.dF4y2Ba24.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba26.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba27.gydF4y2Ba］．rohde和bhalerao [GY.dF4y2Ba21.gydF4y2Ba]定义了肺结核，作为“在有利条件下的分娩中的无法生长”。普雷斯顿和桑德[GY.dF4y2Ba23.gydF4y2Ba]将自然休眠定义为对环境因子的生理反应，但这些并不是休眠开始所必需的，即使环境条件适合生长，植物也可以经历休眠。GY.dF4y2Ba

在SheckGrass中，当植物在冬季之前感测到光周期和温度的变化并因此发生衰老时，触发肺部。在衰老期间，叶片将持续到蜂窝代谢的系统改变，以降解细胞结构，如叶绿体，线粒体和核（细胞核）[GY.dF4y2Ba28.gydF4y2Ba]. 大分子的降解使得养分能够转移到地下茎和贮藏器官[GY.dF4y2Ba28.gydF4y2Ba］．存储在SwitchGrass Rhizomes和冠中的储备将在春天推动新的分蘖生长，当条件有利的增长时[GY.dF4y2Ba23.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba29.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．春季出现后，暖季草经历营养阶段（叶生长），然后进行伸长率（节间长度生长）。开花阶段将在有适当的开花信号感知，将植物耕种分蘖分解成生殖分蘖[GY.dF4y2Ba29.gydF4y2Ba］．开花和种子的发展是C4多年生草丛中的分蘖衰老的提示，并且在根茎中诱导休眠的可能因素[GY.dF4y2Ba29.gydF4y2Ba］．GY.dF4y2Ba

操纵冬季休眠的发病和持续时间是提高冬季南部的生物量和季节性分布的潜在策略。目前，非休眠植物的选择是具有挑战性的，因为没有休眠评级系统在适当的地方，并且在隔离群体中的表型休眠将需要几个季节和多个位置具有准确表征。了解季节性休眠的遗传基础，识别与特征相关的定量性状基因座（QTL）将能够开发基因组资源进行标记辅助选择。在这项研究中，冬季休眠，弹簧出现和开花日期的QTL映射是在衍生自来自非休眠低层四倍体基因型，B6和休眠低地四倍体基因型，AP13（AB人口）和B6和休眠普满四倍体基因型，VS16（BV群体）。本研究将是第一个报告与冬季休眠相关联的QTL，意图分析特征的遗传及其与生物质产量的相关性。GY.dF4y2Ba

绘制种群图谱的发展GY.dF4y2Ba

2015年和2016年在温室中培育了两个F1群体，分别由285和227个后代组成，分别来自两个杂交组合AP13×B6（AB）和B6×VS16（BV）。一个非休眠低地四倍体基因型B6与一个休眠低地四倍体基因型AP13和一个休眠旱地四倍体基因型VS16杂交。亲本B6、AP13和VS16分别选自PI422001、Alamo和Summer。PI422001是从种质资源信息网（GRIN）获得的，而AP13和VS16是定位群体AP13×VS16的亲本[GY.dF4y2Ba31.gydF4y2Ba］．PI422001是从USDA系列追溯到源自佛罗里达州的斯图尔特群体的加入。在2014年在沃特金斯维尔大学的GWAS小组评估GWAS小组期间，该基因型被鉴定为Nongormant。GY.dF4y2Ba

温室里饲养父母材料的克隆持续一年以验证他们的休眠状态，后来通过将父母与单独的温室部分分离配对，以防止来自Untified FexchGrass花粉的交叉授粉。通过将每两个父母紧密地放置每两个父母，植物被交叉授粉。在成熟时收集由交叉授粉植物产生的种子并在室温下在经历前冷冻处理之前在室温下干燥以破坏种子休眠。在预冷的处理中，将种子置于培养皿中的湿滤纸上。培养皿封闭并用Parafilm密封，然后将4°C冰箱置于2°C。之后，种子被种植在萌发的平面中。GY.dF4y2Ba

首先利用一个多态SSR标记对幼苗进行基因分型，然后将其转移到更大的花盆中，以确保它们是杂交品种。这些植物后来被分成三个无性系进行复制。同时将本系亲本分为3个无性系，进行田间试验。2017年4月，对AB群体的全部285个子代和双亲进行了移栽。BV种群分两步种植。BV人口由66的第一子集进行移植和父母双方都在2017年4月(种植日期1),而161年第二子集进行移植于2018年5月(种植日期2)。这两个字段位于乔治亚大学的格林县铁马的植物科学农场GA(33.73°N,−83.30°W)。实验设计为3个重复的随机完整区组设计。植物之间的间距为3英尺(91.4厘米)。土壤类型为塞西尔砾石砂壤土。田间管理包括苗前和苗后喷施戊二甲灵和阿他拉嗪等除草剂，种植后进行田间灌溉。 Herbicide application was repeated in the fall after harvest and in the spring before the emergence of switchgrass to prevent the germination of switchgrass seeds shattered from the previous season.

表型数据收集GY.dF4y2Ba

表型数据在两个生长期收集，如[GY.dF4y2Ba32.gydF4y2Ba]. 表型性状为早秋刈割后的衰老程度和植株再生高度、春羽化期和开花期。早秋刈割后植株的衰老程度和再生程度被认为是休眠启动的指标。在夏末秋初，光温一下降，叶片就开始衰老。在10岁时测量秋季再生水平 在2017年8月31日和2018年9月24日修剪植物并让其生长4年后，离地1厘米 周。新分蘖的高度被测量并称为秋季再生高度（FRH）。利用归一化植被指数（NDVI）估计衰老，其中NDVI高表示衰老水平低[GY.dF4y2Ba32.gydF4y2Ba］．NDVI已被用于众多研究以估算植被覆盖和植物的“绿色”[GY.dF4y2Ba33.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba34.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba35.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba36.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba37.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba38.gydF4y2Ba］．通过使用Greenseeker手持式传感器将植物扫描到地面上方80厘米的固定高度（以上）来测量NDVI（GY.dF4y2Bahttp://www.trimble.com/agriculture/gs-handheld.aspx.GY.dF4y2Ba），gydF4y2Ba

从2月第1周开始至4月底，以每3天1次观测的频率记录春季新分蘖出苗的日期，确定植物从休眠状态的退出。春季出现的日期被转换为儒略历日，在儒略历日的小数字表明早期再生。花期是根据至少一个茎上的穗出芽日期估计的，并换算成儒略历日。花期观察从6月初到7月底，每3天进行一次。GY.dF4y2Ba

除了这四种性状之外，收获植物，使用干生物质重量来计算具有生物质产量的四个性状之间的相关性。2018年9月24日和2019年9月29日使用Swift机械牧场地块收割机（Swift Machine＆Welding Limited，Canada）为2018年收获和Wintersteiger Cibus F / S Harvester（Wintersteiger Seremech，奥地利）2019年收获。在剪裁后测量来自整个植物的新鲜生物质重量。将来自每种植物的样品称量并在60℃下在对流烘箱中干燥48小时，然后再次称重以确定干物质含量。使用每种植物的干物质含量乘以新的生物质重量，计算全植物干重。GY.dF4y2Ba

表型数据的统计分析GY.dF4y2Ba

表型数据的正态性检验首先使用SAS的PROC单变量（SAS 9.4，SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）和残差的Q-Q图进行。方差分析（ANOVA）使用SAS的PROC混合（SAS 9.4，SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）测试基因型、年份和基因型-年份交互作用对测量性状的影响。基因型、年份和基因型-年份交互作用被视为固定效应，而年内的复制被视为随机效应。每个性状的广义遗传力采用以下公式计算：GY.dF4y2Ba

其中五GY.dF4y2Ba_gGY.dF4y2Ba=基因型方差，VGY.dF4y2Ba_GY.gydF4y2Ba=按年方差的基因型，VGY.dF4y2Ba_E.gydF4y2Ba = Error variance, r = number of replications, and y = number of years. Variance components were generated using PROC VARCOMP of SAS (SAS 9.4, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) using the restricted maximum likelihood (REML) method. Correlation among traits and with biomass weight was estimated by Pearson’s correlation coefficient using PROC CORR of SAS (SAS 9.4, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). BLUP value of individual genotypes was used in the calculation of the correlation.

QTL映射GY.dF4y2Ba

三个数据文件用于QTL映射：遗传联系地图（带有有序标记的链接组），表型数据和育种人群的标记谱。在单独的研究中描述了SNP标记产生和施工联动地图。简而言之，使用两种甲基化敏感限制酶使用基因分型逐序列方法开发SNP标记：GY.dF4y2BaPSTI.GY.dF4y2Ba和GY.dF4y2BaMSPI.GY.dF4y2Ba．构建了两种不同群体的父系和母系重组事件的遗传图谱。单剂量等位基因(一个亲本为杂合子，另一个亲本为纯合子)被JoinMap 5.0用于标记分组和排序[GY.dF4y2Ba39.gydF4y2Ba］．GY.dF4y2Ba

每年单独计算所有表型数据的至少方形手段，以避免通过QTL检测中的环境相互作用对环境和基因型的影响。对于种植两种种植日期的BV人口，我们每年单独计算LS意味着每年的种植日。混合线性模型用于估计LS意味着将基因型被设定为固定效果和作为随机效应的复制。我们还通过最佳的线性无偏见的预测器（Blup）汇集了AB和跨越年份的数据，并使用最佳线性不偏的预测器（Blup）种植BV的日期。Blup缩小了在不同复制和环境中测试产生的方差，随后为每个基因型产生最佳预测值[GY.dF4y2Ba40gydF4y2Ba]. 我们使用混合模型来计算BLUP，其中基因型设定随机效应，复制和年份设定固定效应。对于BV种群来说，种植日期也是一个固定效应。Piepho和Eckl[GY.dF4y2Ba41.gydF4y2Ba]演示了如何在单一混合模型中分析同一地点不同建立日期的黑麦草品种。试验日期或种植日期被视为一个阻碍因素。BLUP和LS平均值均使用SAS 9.4中的PROC混合计算（SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）。GY.dF4y2Ba

QTL映射用于四个特征：FRH，NDVI，SE和FD。我们在每年使用LS意味着在WinQTL Cartographer 2.5中使用复合间隔映射（CIM）程序来执行映射，以执行映射（CIM）程序2.5 [GY.dF4y2Ba42.gydF4y2Ba］．由于该软件专为具有已知连杆阶段的近铬物种而设计，因此需要调整outcrosser种类的遗传标记以适当地定义重组间隔。对于该步骤，根据JOITMAP数据输出给出的连接相位信息，将特定标记轨迹处的后代基因型反转。所有标记物的联动相（在每个LG中）标准化为一个相，即所有{1-}或{0-}，并相应地倒置标记物基因座的基因型;对纯合的杂合，反之亦然。然后使用该新形成的数据集进行QTL映射，该数据集仅为每个LG仅具有一个链接阶段。对于QTL映射过程，CIM程序的设置是向前和向后回归的，窗口大小为10,2.0cm步行速度，以及一个GY.dF4y2BapGY.dF4y2Ba-Value <0.05后1000次排列。对于具有高于置换阈值的LOD评分的染色体区域定义了QTL间隔。GY.dF4y2Ba

我们使用LS-means和BLUP搜索共定位qtl的区域，这些qtl包括FRH、NDVI、SE和FD的所有qtl。这是为了寻找含有控制多种性状的多效性基因的染色体区域。共定位QTL是指QTL区间重叠的QTL。GY.dF4y2Ba

表型性状的频率分布GY.dF4y2Ba

FRH和NDVI是在种植的第一年收集的第一个数据。两种群体的分布范围都有FRH和NDVI（图。GY.dF4y2Ba1gydF4y2Ba)．B6比AP13和VS16更高的FRH和NDVI。对于2018年秋季收集的FRH和NDVI，这两个人口分布都偏向于右侧，表明人口较低，且NDVI值。价值转移的原因是因为我们在2017年8月31日和2018年9月21日剪断了植物。因此，大多数植物在2018年秋季的秋季已经休眠或进展休眠，因此降低了下降和NDVI值．2018年的AB Plot中没有B6价值，因为该植物在2018春季增长，最终在2018年秋季死亡。在2018年秋季的BV剧会中，B6值类似于VS16。B6早些时候出现而不是AP13，但后来比2018年春季比VS16更高。2019年春季，B6早些时候比VS16出现。我们认为B6年迄今为止变异的原因最可能是由于其对寒冷温度的不耐受性。B6在整个冬天在温室里生长，温度温暖，而AP13和VS16去休眠（图。GY.dF4y2Ba2gydF4y2Baa） 是的。这两个种群在2019年春季出现的时间比2018年早，表明2019年早春的环境更有利于生长。就开花期而言，两个种群在2018年和2019年的分布范围大致相同，B6的开花时间比AP13和VS16晚，说明B6比其他两个亲本完成生长的时间晚。GY.dF4y2Ba

方差分析GY.dF4y2Ba

对AB，BV种植日1和BV种植2的所有特征有很大的基因型效应，以及对AB中的FRH，NDVI和SE的大量效果;frh，ndvi，se和fd for bv（表GY.dF4y2Ba1gydF4y2Ba)．对于BV种植日的AB，FRH，NDVI，SE和FD中的NDVI，对于BV种植日期的NDVI，观察到逐年效果的重大基因型。由于这种显着的相互作用，使用LS手段每年使用QTL映射，并在几年内进行特征价值。gydF4y2Ba

广泛的感觉遗传性（HGY.dF4y2Ba^2gydF4y2Ba）gydF4y2Ba

有中等范围的HGY.dF4y2Ba^2gydF4y2Ba对于FRH（0.54–0.64）和NDVI（0.30–0.61），H的中小型范围GY.dF4y2Ba^2gydF4y2Ba对于SE（0.13-0.56）和高范围的HGY.dF4y2Ba^2gydF4y2BaAB、BV播期1和BV播期2的FD(0.61-0.88)(表GY.dF4y2Ba2gydF4y2Ba)．在大多数情况下，最高的HGY.dF4y2Ba^2gydF4y2Ba观察到FD，其次是FRH，NDVI和SE。GY.dF4y2Ba

特征之间的相关性GY.dF4y2Ba

观察到AB和BV种群的类似相关趋势（表格GY.dF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．生物量与FRH、NDVI、FD呈正相关，与SE呈负相关，即生物量越大，休眠越低，春季出苗越早，开花越晚。FD与其他性状的相关性最低;与BV的生物量无关，与AB和BV的SE无关。GY.dF4y2Ba

重要的QTLGY.dF4y2Ba

用于AB和BV群体的2772和3766 SNP标记，分别用于QTL映射，我们分别识别16,14,12和20 QTL，分别用于FRH，NDVI，SE和FD，使用LS意味着在两个人群和年内映射（补充表GY.dF4y2Ba1-4GY.dF4y2Ba)．对于FRH QTLS，3在BV中被映射到AB和13。对于NDVI QTL，4在AB和BV中映射4。对于SE QTLS，7在BV中映射到AB和5。对于FD QTL，11在BV中的AB和9中映射。在BV人口中映射了更高总数的QTL;这些可能是由于BV人口的两个子集所做的单独映射。另一个原因可能是由于B6和VS16之间的更高的遗传方差，导致更多的QTL促进F1后代的表型表达。为了具有有意义的比较，使用Blup QTLS比较QTL编号。我们发现了9,6,11和14个关于FRH，NDVI，SE和FD的重要增长QTL（补充表GY.dF4y2Ba1-4GY.dF4y2Ba)．在FRH（6 QTLS）和NDVI（4）的BV群体中观察到更高数量的Blup QTL，而在AB群体（6 QTL）中发现了更高的Blup QTL，并且发现了等量的QTL两个人群（每个7个QTLS）。GY.dF4y2Ba

有些用BLUP值映射的qtl与用LS方法映射的qtl重叠。在FRH、NDVI、SE和FD中分别鉴定出7个、2个、2个和4个BLUP qtl，这些qtl与LS是冗余的GY.dF4y2Ba5.gydF4y2Ba)．将所有LS方法定位的qtl和唯一的BLUP qtl相加，得到用于FRH的qtl 18个，用于NDVI的qtl 18个，用于SE的qtl 21个，用于FD的qtl 30个。GY.dF4y2Ba3.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba4.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba5.gydF4y2Ba和GY.dF4y2Ba6.gydF4y2Ba)．FRH各QTL对PVE的解释范围为4.21 ~ 23.27%，NDVI的解释范围为4.47 ~ 24.06%，SE的解释范围为4.35 ~ 32.77%，FD的解释范围为4.61 ~ 29.74%。FRH qtl定位于AB群体的LG 5n和4k;结果表明:BV种群中有1n、5k、5n、6k、9k和9n。在AB群体中，NDVI qtl分布在LG 2 K、3 K、5 N和6 N;结果表明，BV种群为1n、5n、9k和9n。SE qtl定位于AB群体LG 1k、1n、2k、5n、7k、9k、9n;结果表明，BV种群中有1n、2n、5k、5n和9k。FD qtl分布于AB群体LG 3 K、4 K、5 N和9 K;结果表明，BV种群的生长速率为1k、1n、2n、3n、5n、6n、7k和9k。GY.dF4y2Ba

QTL colocalizationGY.dF4y2Ba

将所有用LS方法定位的QTL和BLUP(不包括多余的BLUP QTL)结合，在两个群体的亲本图谱中共观察到16个QTL共定位区域(图1)。GY.dF4y2Ba3.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba4.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba5.gydF4y2Ba和GY.dF4y2Ba6.gydF4y2Ba，补充表GY.dF4y2Ba6.gydF4y2Ba)．有三个染色体区域，具有3 QTL的分致化。第一个区域是B6.ab地图的LG 5 n;这里发现的三个QTL用于SE2019（标记AB6919），NDVI2018（标记AB6919）和FD2018（标记AB8070）映射。该区域中的NDVI和FD QTLS具有阳性添加剂效应（α），而SE QTL具有负α。这是一种可能的指示，这种染色体区域的透射可以通过在秋季的植物绿色中具有更高的植物绿度来降低休眠水平，早期突出的休眠突破，如早春出现，后来开花/成熟。GY.dF4y2Ba

具有3个共局域qtl的第二个区域位于B6的lg5n。BV的地图。在该地区发现的qtl分别定位于FRH2018(标记BV17469)、NDVI2018(标记BV17469)和SE2019(标记BV17309)。FRH和NDVI QTL为负α， SE QTL为正α。由于该区域与较高的休眠水平(FRH和NDVI为正α)和较晚的休眠打破(负α)有关，我们可以利用相反的标记基因型筛选相反性状方向的植物，即较低的休眠和较早的出苗期。在FRH2018(标记BV7842)、SE2019(标记BV7842)和FD2018(标记BV7842)的第三同定位区域也发现了类似的情况;FRH和FD QTL均为α阴性，SE QTL为α阳性。GY.dF4y2Ba

FRH和NDVI是共有8个qtl区域的两个性状，共有8个qtl区域。第二高的是NDVI和SE，有4个区域。NDVI与其它性状的QTL重叠区最多，共有14个，FD与其它性状的QTL重叠区最少，共有5个。与此相反，FD的同一QTL跨年定位数量最多，共有3个QTL。GY.dF4y2Ba

冬眠的开始及其释放、营养生长和生殖器官的发育是随着植物对环境刺激的感知（如日照和温度的变化）而依次发生的。这些刺激物触发了基因的表达，这些基因调控着不同植物结构的生长，如芽、茎、花、根茎和根。与季节性生长变化相关的基因组区域的鉴定提供了利用柳枝稷的遗传潜力，通过延长生长期产生更高生物量产量的可能性。GY.dF4y2Ba

通过观察领域的大多数SheckGrass生长，它在春季长期（5月至6月）的漫长天和温暖温度的峰值时，在夏季中夏季（七月至8月初）的逐步减少时开始开花，最后经历衰老（9月至10月），当天冬天短暂和寒冷时变得休眠（11月至1月）。识别与这些增长变化相关的QTL将使它们作为选择具有延迟休眠和开花的后代的标记，以及早春出现。在我们的研究中，我们使用FRH和NDVI作为休眠状态的指标，休眠状态，以及FD作为植物达到其生长周期结束的指示。GY.dF4y2Ba

重要的是要理解基础持久性持久性的机制，因此对生长周期所做的变化不会产生负面影响。Switchgrass持久性由C和N易位从枝条到冠，根茎和根部的易旋转产生影响，降低动员可能导致植物死亡[GY.dF4y2Ba29.gydF4y2Ba］．这可能发生在低分蘖和衰老中断的情况下[GY.dF4y2Ba29.gydF4y2Ba］．Sarath等人[GY.dF4y2Ba29.gydF4y2Ba建议在北方环境种植时，南方种质的较长生长期与北方地质相比。然而，植物在冬季休眠前没有规定的衰老时期，因此不完全循环C和N.因此，未适应的种质遭受对常年性至关重要的结构丧失[GY.dF4y2Ba29.gydF4y2Ba］．在南部地区，冬季开始的时间通常比北部地区晚，而且通常不那么冷，种植非休眠或半休眠品种可以潜在地增加生物量产量，只要植物能在冬季开始前适当地将营养转移到地下储存器官。柳枝稷的死亡除了由不良的C和N转移引起外，也可能由严重的霜冻引起，这表明细胞机制对冰冻的不适应和缺乏冷适应[GY.dF4y2Ba29.gydF4y2Ba］．GY.dF4y2Ba

我们在这项研究中没有表型耐寒性，但认识到这种特质在低温下暖季植物存活的重要性。我们观察了B6父母的一些死亡率，这可能是冻结温度不耐受的结果，因为它起源于佛罗里达州收集。已经观察到B6父母在冬天的冬季冬天持续，并且在冬天的位置比我们开展这项研究的位置更温和（图。GY.dF4y2Ba2gydF4y2Bab）。在温室内，它也被观察到在冬季生长，其中其他父母（AP13和VS16）完全休眠，典型的Nondormant基因型（图。GY.dF4y2Ba2gydF4y2Ba一种）。AP13是已知具有高生物量产量的低地基因型，而Vs16是具有较低产率但更好的冷却的高地基因型。两种群体对所有四种表型表现出连续的钟形分布，表明它们是由许多基因控制的定量性状。这解释了所有特征成功映射的大量QTL。GY.dF4y2Ba

遗传力的计算是为了观察性状是否可以在不受环境变化影响的情况下遗传给后代。虽然我们没有在不同地点测试后代，但由于降雨量、温度、营养状况等的变化，不同年份带来了足够的环境差异。我们也在2018年晚些时候截取了植株，因此2018年两个种群的FRH和NDVI值都比2017年小。大多数性状的显著年际互作和基因型间的年际互作表现出年度效应的差异。在我们的研究中，我们发现FD的遗传力最高，其次是FRH、NDVI和SE。GY.dF4y2Ba

计算具有干生物质产量的特征的相关性，以测试延长的生长期导致这两个F1种群中更多的生物质积累的假设。我们以前发现的SwitchGrass多样性面板中发现了一系列的正相关，包括17个低地，5个中间和14个Upland accessions [GY.dF4y2Ba32.gydF4y2Ba］．在目前的研究中，再次确认生物质重量与FRH和NDVI呈正相关，同时对于两种群体与SE负相关。生物质重量与FD之间的正相关性对于AB人群和非重大影响BV人口弱。这意味着生物质重量随着秋季生长和植物绿色的增加而增加，以及早期的植物出现。后来开花日期仅将生物质产量增加到AB中的较小幅度，这表明使用该特性间接选择高生物量产量的缺点，特别是在南部地区，在初夏天观察到季节的生长季节和切换术。我们发现FRH和NDVI之间的高相关（在BV中的0.78 r和0.63 r）之间，FRH和SE（AB和-0.44 r在BV中的0.38 r）之间的中间相关性，并且在NDVI和SE之间（ - 0.40 rAB和-0.37 r在BV中），FD和其他特征之间的低或非显着相关性。对于高度相关的性状，我们认为类似的基因途径或基因作用参与控制特征的表达。GY.dF4y2Ba

成功定位18个FRH qtl, 18个NDVI qtl, 21个SE qtl, 30个FD qtl。我们在BV群体中发现了较多的QTL，特别是在VS16图谱中。这可以用用于杂交的亲本较高的遗传差异来解释[GY.dF4y2Ba43.gydF4y2Ba]. 我们发现BV群体中含有更多的多态性标记，并且亲本之间的遗传距离最大。由于亲本最初适应不同的纬度，他们应该有更多的变异有助于后代性状分离。在伪测交群体的连锁作图中（带有单独的亲本遗传图谱），通过性状标记关联捕获亲本基因组内的变异。另一方面，对于AB群体来说，由于双亲最初都适应于南纬度，理论上他们的遗传多样性较少，因此导致性状分离的变异较少。另一个原因可能是AB群体后代等位基因分离畸变率高[GY.dF4y2Ba43.gydF4y2Ba]，这可能导致较低的可用标记百分比，以及与该特征相关的可能性的等位基因丢失[GY.dF4y2Ba44.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba45.gydF4y2Ba］．GY.dF4y2Ba

我们在评估的第二年中发现了一些QTLS（使用LS手段）;这些QTL的再次交流表明与这些QTLS相关的基因的高遗传性。两年都有3个常见的FD QTL和1个常见的FRH QTLS。作为FD（0.62-0.88小时GY.dF4y2Ba^2gydF4y2Ba）和frh（0.55-0.64小时GY.dF4y2Ba^2gydF4y2Ba）具有高的特质遗传性，这解释了为什么发现这两个特征的常见QTL。位于QTL位置附近的标记可能用于后代筛选，因为它们对特征表达的更大置信度。GY.dF4y2Ba

qtl的共定位要么是多基因作用，要么是不同基因紧密相连。对于后者，不同性状之间的关联可以在多次重组后被打破。利用QTL可同时选择休眠水平低、出苗期早、开花/成熟期晚等多个有利性状，发挥多效性基因作用。qtl的共定位也可以解释某些性状之间高度相关的原因。结果表明，FRH和NDVI qtl共定位于8个区域，且这2个性状间高度相关(AB为0.78 r, BV为0.63 r)。FD与其他性状的共局域数最少，与其他性状的相关性也较低。GY.dF4y2Ba

在SwitchGrass中完成了几项QTL映射研究，其中包括QTL的映射，用于春天绿色，开花时间，发育性状和生物质体重[GY.dF4y2Ba46.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba47.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba48.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba49.gydF4y2Ba那gydF4y2Ba50gydF4y2Ba那gydF4y2Ba51gydF4y2Ba那gydF4y2Ba52gydF4y2Ba那gydF4y2Ba53gydF4y2Ba］．董等人。[gydF4y2Ba52gydF4y2Ba]对生殖成熟度进行QTL定位，在lg1a、2b、3a、3b、7a、8b和9a中找到QTL。本研究还定位了lg1的开花QTL N（1a），3个 钾（3a），3 N（3b）和7 K（7a）。Milano等人[GY.dF4y2Ba54gydF4y2Ba]在我们的研究中找到了Lg 2 K，4 K，5 K，5 N，9 K和9 N中的开花日期的QTL。我们还在LG 4 K，5 N和9 K.Tornqvist等中发现开花QTL。al。[gydF4y2Ba47.gydF4y2Ba]进行抽穗期和开花期QTL定位，定位于LG 2k、2n、3k、4k、4n、7n、8n和9k。同时定位了LG 2n、3k、4k和9k的开花QTL。Ali等人[GY.dF4y2Ba46.gydF4y2Ba]对春天绿色和天的QTL映射进行QTL映射。它们在Lg 1 k，1 n，2 n，3k，3 n，4 n，5k，6k，6 n，8k，8 n，9k和9 n时鉴定在Lg 1 k，1n，2 n，3k，3 n，4 n，5k，6k，3 n，4 n。天中将QTL映射在1 k，1 n，2k，2 n，3k，4k，5k，5 n，6k，6 n，7k，7 n，8 n和9 n。我们的研究，我们还发现LG 1 k，1 n，2 n，5 k，9 k和9 n的弹簧出苗qt1，Lg 1 k，1 n，2 n，3 k，4的开花日期qtl K, 5 N, 6 N, and 7 K. Poudel et al. [55gydF4y2Ba]发现了在1k、5k、5n和9k条件下，春出与分蘖数表型相关的QTL。我们在相同的染色体组中定位了春季羽化QTL。GY.dF4y2Ba

开花时间是众多QTL定位研究的焦点，因为它具有延长生长期和提高生物量产量的潜力。然而，我们的研究表明，生物量产量与冬季休眠的相关性大于开花期，表明冬季休眠QTL可用于筛选南方地区具有较高生物量产量潜力的植物。到目前为止，除了少数针对衰老和休眠相关基因通路和过程的转录组研究外，没有发表过有关冬季休眠的QTL定位研究[GY.dF4y2Ba56gydF4y2Ba那gydF4y2Ba57gydF4y2Ba那gydF4y2Ba58gydF4y2Ba］．Poudel等人。[gydF4y2Ba59gydF4y2Ba]开发了基因组选择模型，以预测南部地区的南方地区的冬季生存。它们在培训和验证人群之间找到了更高的预测准确性，具有更好的遗传相关性。该研究没有表型冬季休眠本身，但冻结冬季植物的存活率是一种充足的衰老，冷驯化和耐寒性的功能。我们的研究是关于QTL（及其基因组区域）的报告与冬季休眠相关的QTL（及其基因组区域）以及通过延长生长期的更多生物量的分娩中的特质暗示。在QTL间隔内发现的标记是可用于标记辅助繁殖计划的潜在基因组资源。这些标记在将来的工作中更好地调查，以验证与其他遗传背景中其他人群的特征的现状和水平。GY.dF4y2Ba

识别与柳枝稷生长季节变化相关的基因组区域对于柳枝稷生长季节的遗传调控和延长具有重要意义。在冬季温和的南方地区种植非休眠或半休眠柳枝稷是积累更多生物量的潜在策略。我们成功地鉴定了18个FRH的qtl，18个NDVI的qtl，21个SE的qtl和30个FD的qtl，在BV（lowland x upland）群体中定位了更多的qtl。培育优良品种可以通过加入与改良性状相关的等位基因来完成。利用与这些性状相关的标记可以在早期生长阶段筛选后代。在今后的工作中，我们将验证在不同遗传背景的群体中有效qtl的作用。GY.dF4y2Ba

本研究期间生成或分析的所有数据都包含在本发表的文章（及其补充信息文件）中。Variant文件及其元数据是公开的（图）的（GY.dF4y2Bahttps://doi.org/10.6084/m9.figshare.13120271GY.dF4y2Ba)．GY.dF4y2Ba

FRH公司：GY.dF4y2Ba

秋天再生高度GY.dF4y2Ba

NDVI：GY.dF4y2Ba

归一化植被指数GY.dF4y2Ba

SE：GY.dF4y2Ba

春季出现GY.dF4y2Ba

财务总监：GY.dF4y2Ba

开花日期GY.dF4y2Ba

AB：GY.dF4y2Ba

AP13 x B6种群GY.dF4y2Ba

BV：GY.dF4y2Ba

B6 x VS16人口GY.dF4y2Ba

QTL：GY.dF4y2Ba

数量性状位点GY.dF4y2Ba

ls意味着：GY.dF4y2Ba

最小二乘意味着GY.dF4y2Ba

结影：GY.dF4y2Ba

最佳线性无偏见预测因子GY.dF4y2Ba

LG：GY.dF4y2Ba

联动组GY.dF4y2Ba

HgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba：gydF4y2Ba

广义遗传力GY.dF4y2Ba

r：gydF4y2Ba

相关系数GY.dF4y2Ba

LOD：GY.dF4y2Ba

对数的赔率GY.dF4y2Ba

厘米：GY.dF4y2Ba

Centimorgan.GY.dF4y2Ba

PVE公司：GY.dF4y2Ba

性状方差百分比GY.dF4y2Ba

我们感谢Jonathan Markham协助温室和野外工作。GY.dF4y2Ba

马来西亚橡胶委员会资助了RR的工资和替补费。GY.dF4y2Ba

部分资金由美国能源部科学办公室生物与环境研究办公室支持的美国能源部能源研究中心生物能源创新中心提供，用于生物质收获设备和技术人员支持。GY.dF4y2Ba

从属关系GY.dF4y2Ba

1. 美国乔治亚大学植物遗传育种与基因组学研究所，作物与土壤科学系，30602GY.dF4y2Ba

   Rasyidah M. Razar＆Ali MissaouiGY.dF4y2Ba

贡献GY.dF4y2Ba

RR进行实验并撰写稿件，AM构思研究，监督研究，编辑稿件。作者阅读并批准了最终稿件。GY.dF4y2Ba

相应的作者GY.dF4y2Ba

对应于GY.dF4y2BaAli MissaouiGY.dF4y2Ba．GY.dF4y2Ba

伦理批准和同意参与GY.dF4y2Ba

不适用。GY.dF4y2Ba

同意出版GY.dF4y2Ba

不适用。GY.dF4y2Ba

利益争夺GY.dF4y2Ba

作者声明没有相互竞争的利益。GY.dF4y2Ba

出版商说明GY.dF4y2Ba

Springer Nature在发表地图和机构附属机构中的司法管辖权索赔方面仍然是中立的。GY.dF4y2Ba

开放访问GY.dF4y2Ba本文是基于知识共享署名4.0国际许可,允许使用、共享、适应、分布和繁殖在任何媒介或格式,只要你给予适当的信贷原始作者(年代)和来源,提供一个链接到创作共用许可证,并指出如果变化。本文中的图像或其他第三方材料包括在文章的创作共用许可中，除非在材料的信用线中另有说明。如果材料没有包含在文章的创作共用许可证中，而您的预期使用不被法律法规允许或超过允许的使用，您将需要直接获得版权持有人的许可。如欲浏览本许可证的副本，请浏览GY.dF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/GY.dF4y2Ba．Creative Commons公共领域奉献豁免（GY.dF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/GY.dF4y2Ba）适用于本文中提供的数据，除非另有用入数据的信用额度。GY.dF4y2Ba

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