基因组 - 盐胁迫条件下常见小麦产量及相关性状的研究gydF4y2Ba

与以往研究比较及关键位点的基因预测gydF4y2Ba

利用Axiom Wheat660K基因芯片对191份小麦材料进行基因分型，利用GWAS技术对盐渍条件下与农艺性状相关的基因组区域和SNPs进行了鉴定。与株型、穗部性状、籽粒产量及其组成性状显著相关的SNPs主要存在于1B、3A、3B、4A、4D、5A、5B和7A染色体上。LS条件下显著相关SNPs的数量远多于HS条件下，这与干旱胁迫条件下的结果相似[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]，表明环境相互作用的基因型可以高度影响小麦品种的盐度耐受性。总共，位于染色体1b（1），3a（1），3b（1），4a（1），4d（1），5a（2），5b（3）和7a（1）上的11个基因座在调制盐胁迫下调制小麦品种的农艺性状的重要作用（表gydF4y2BaS6gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

已鉴定出相同或相关性状在相似位置的qtl [gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，证实了本研究中发现的位点的重要性(表gydF4y2BaS7gydF4y2Ba)．例如，PH值是小麦形态发生和籽粒产量形成的关键农艺性状[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．可能影响植物高度的因素包括孟德尔和定量基因，这些基因在所有21染色体上分布[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba］．目前已有20多个影响PH的主要基因被鉴定为gydF4y2BaRhtgydF4y2Ba基因(gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba］．著名的gydF4y2Barht4.gydF4y2Ba，gydF4y2Barht8.gydF4y2Ba，gydF4y2Barht5.gydF4y2Ba，gydF4y2Barht-b1gydF4y2Ba，gydF4y2Barhtd1.gydF4y2Ba，gydF4y2Barht9.gydF4y2Ba，gydF4y2Barht12.gydF4y2Ba和gydF4y2Barht13.gydF4y2Ba基因分别位于2BL、2DS、3BS、4BS、4DS、5AL、5AL和7BS染色体上[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba］．在常见的育种实践中，短基因型是根据它们的抗倒伏性选择的。而在本研究中，在LS和HS条件下，PH与YPP呈一致的正相关关系，这证实了不同应激相关环境下的相似结果[gydF4y2Ba39gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba］．在这里，基因座gydF4y2BaQPh-4DgydF4y2Ba在HS条件下，在16.93-19.29 Mb的位置在4D染色体上被鉴定，位于与gydF4y2Barhtd1.gydF4y2Ba基于与以往研究中检测到的qtl物理位置的比较[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba，gydF4y2Ba43gydF4y2Ba］．此外，HL-DH群体的QTL定位结果也验证了该位点的有效性gydF4y2BaQPh-4DgydF4y2Ba位于影响LS条件下PH的QTL区间(AX-89703298-AX-110564616)。gydF4y2Ba3.gydF4y2Baa，b）解释表型变异的25.90％（表gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba)．正加性效应来自Hanxuan10, AX-89421921中具有有利等位基因GG的品系在DH群体中也表现出较高的PHs，这与GWAS结果一致(表)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba,无花果。gydF4y2Ba3.gydF4y2Bac, d)另一个轨迹，gydF4y2BaQPH-5A1.gydF4y2Ba在LS和HS处理下，定位于5A染色体535.91 ~ 536.80 Mb。Díaz等[gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]映射QTL（485.83 MB），影响间隔的pH和SLgydF4y2BaXmwg522gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaXCDO412C.gydF4y2Ba通过分析ITMI小麦绘制群体对盐度应力的反应来染色体5A。但这QTL很远gydF4y2BaQPH-5A1.gydF4y2Ba．基于中国春品种(IWGSC V1.1)的基因组序列，在535.91 ~ 536.80 Mb的位置区间发现了9个感兴趣的基因。基因预测和功能注释表明，这些基因与抗病基因和U-box E3泛素连接酶有关。近年来，在小麦中发现了多个具有抗病作用的qtl，研究表明，这些抗病基因不仅对病害的严重程度有影响，而且还影响小麦的生长和产量[gydF4y2Ba45gydF4y2Ba］．例如，Zheng等人[gydF4y2Ba46gydF4y2Ba]映射了大效果QTL赋予gydF4y2Ba镰刀gydF4y2Ba冠倍细麦芽腐蚀性，发现QTL对植物高度和标题日期具有显着影响。虽然，报告表明，U-Box E3 Ligases在非生物应激反应中发挥了重要作用。例如，Min等人。［gydF4y2Ba47gydF4y2Ba)建议gydF4y2BaCaPUB1gydF4y2Ba，辣椒U-box E3泛素连接酶可增强转基因水稻的耐寒性。gydF4y2Ba

在本研究中，无论是LS还是HS条件下，TKW值都相对稳定。轨迹gydF4y2BaQTkw-4AgydF4y2Ba，在14.68 ~ 16.28 Mb的4A染色体上鉴定到与TKW显著相关的菌株。一个常见的QTL (gydF4y2BaXGWM160gydF4y2Ba）（719.26 MB）在营养 - ，干旱和盐胁迫条件下的96次数的群体中检测到控制产量和TKW [gydF4y2Ba39gydF4y2Ba］．古典体重相关基因gydF4y2BaTaCWIgydF4y2Ba已经映射在染色体4a（610.04 mb）和5d（557.95 mb）的小麦[gydF4y2Ba48gydF4y2Ba］．这些QTL都与之不同gydF4y2BaQTkw-4AgydF4y2Ba，暗示gydF4y2BaQTkw-4AgydF4y2Ba可以成为TKW的新型QTL。基因预测和功能诠释gydF4y2BaQTkw-4AgydF4y2Ba15个感兴趣的基因位于14.68-16.28 Mb的位置区间。此外，一个候选基因编码甘油-3-磷酸酰基转移酶(gydF4y2BaGPAT.gydF4y2Ba;找到了2.3.1.15）。当gydF4y2BaGPAT.gydF4y2Ba在一些植物中克隆了基因，例如gydF4y2Ba碱蓬莎莎gydF4y2Ba，gydF4y2Ba奥雅萨苜蓿gydF4y2Ba， 番茄，gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba， 等等 [gydF4y2Ba49gydF4y2Ba，gydF4y2Ba50gydF4y2Ba，gydF4y2Ba51gydF4y2Ba］．研究表明gydF4y2BaGPAT.gydF4y2Ba基因与胁迫耐受性和种子发育密切相关[gydF4y2Ba49gydF4y2Ba，gydF4y2Ba50gydF4y2Ba，gydF4y2Ba51gydF4y2Ba］．Ariizumi等[gydF4y2Ba52gydF4y2Ba研究发现，当过表达时，不饱和脂肪酸的含量增加gydF4y2Ba阿托帕特gydF4y2Ba在水稻中，在低温条件下可以提高转基因水稻幼苗的光合速率和生长。gydF4y2Ba

SL，一种稳定的表型特征，在两个盐应力环境中显示出与YPP的显着正相关。在这项研究中，基因座gydF4y2BaQSl-1BgydF4y2Ba和gydF4y2BaQSl-3BgydF4y2Ba在1B和3B染色体上分别鉴定出674.96 ~ 675.13 Mb和62.13 ~ 62.14 Mb。利用90k小麦SNP阵列，Gao等[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]也绘制了1B染色体上的SNPs (gydF4y2BaBS00070878_51gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Bakukri_c1529_462gydF4y2Ba， 22.70 Mb)及3B (gydF4y2Baku_c12191_1202-excalibur_c3556_520gydF4y2Ba利用Zhou 8425B/Chinese Spring RIL群体与SL关联。此外，Mwadzingeni等人[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]与在干旱胁迫条件下使用93个面包小麦基因型的染色体1B上的SL相关的标记。刘等。［gydF4y2Ba53gydF4y2Ba]在染色体2a，2b和6a上的集成SL-相关QTLS在物理图上使用192个常见的小麦样品基于90k SNP芯片构建的物理图。基因座gydF4y2BaQSl-1BgydF4y2Ba和gydF4y2BaQSl-3BgydF4y2Ba本研究检测到的SL不同于以往的研究，可能是新的qtl。基因预测和功能注释表明，6个候选基因和2个候选基因在位置区间gydF4y2BaQSl-1BgydF4y2Ba和gydF4y2BaQSl-3BgydF4y2Ba．这些基因分别与角蛋白相关蛋白质和蓖麻素B样凝集素基因有关。以前的研究表明QTL（gydF4y2BaQPE.gydF4y2Ba_{1胜9负gydF4y2Ba}）对于胰蛋白编码与稻米角蛋白相关蛋白5-4家族同源的蛋白质[gydF4y2Ba54gydF4y2Ba，gydF4y2Ba55gydF4y2Ba，gydF4y2Ba56gydF4y2Ba］．而凝集素基因参与了植物的非生物胁迫反应[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba］．例如，小麦凝集素基因的表达水平gydF4y2BaHfr-1gydF4y2Ba是在干旱条件下上调的，而其他凝集素基因gydF4y2BaWci-1gydF4y2Ba在各种压力下显著上调[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

盐胁迫下籽粒产量及相关性状的QTL定位gydF4y2Ba

谷物产量是一种复杂的定量性状，由多种基因控制。仅基于谷物产量的选择很简单，但对小麦育种无效[gydF4y2Ba58gydF4y2Ba］．因此，小麦育种者需要鉴定有助于籽粒产量的特征[gydF4y2Ba41gydF4y2Ba］．因此，在任何条件下，与籽粒产量相关的性状都会自动被视为小麦育种的选择标准[gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba］．在本研究中，BM，SL，GN和Sn显示在LS和HS条件下与YPP相似且非常高的相关性（表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)．由Mwadzingeni等人支持[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba研究发现，在干旱胁迫条件下，YPP与BM和GN的相关性相似。与盐胁迫相关的籽粒产量和组成性状的QTL聚类和共定位QTL已被报道[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba39gydF4y2Ba，gydF4y2Ba59gydF4y2Ba，gydF4y2Ba60gydF4y2Ba，gydF4y2Ba61gydF4y2Ba］．此外，多效qtl控制的农艺性状之间存在异常高的相关性[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba60gydF4y2Ba，gydF4y2Ba61gydF4y2Ba，gydF4y2Ba62gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba，gydF4y2Ba64gydF4y2Ba］．两次出现可能负责QTL与不同特征相关的QTL的共定位：首先，影响各种特征或相同性状的基因被强烈连接;第二，单一基因可能对相关性状产生一系列影响或影响两个或更多个独立特征[gydF4y2Ba62gydF4y2Ba］．在盐胁迫条件下，在5A、5B和7A上检测到影响籽粒产量相关性状的5个基因座(见表)gydF4y2BaS6gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

-5族染色体似乎含有与非生物胁迫抗性相关的基因，并且在盐胁迫条件下的籽粒产量和相关性状的几个QTL尤其位于小麦的第5族染色体上[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba39gydF4y2Ba，gydF4y2Ba60gydF4y2Ba，gydF4y2Ba62gydF4y2Ba］．例如，基因gydF4y2BaVrn-A1gydF4y2Ba（587.41 MB），gydF4y2BaVRN2-5A / ZCCT1-5AgydF4y2Ba(698.180559 Mb),gydF4y2BaVRN-B1gydF4y2Ba(573.82 Mb)gydF4y2BaVrn-D1gydF4y2Ba（467.18 MB）通过控制冬季出苗的春化和耳朵血液化和耳朵时序的影响，位于染色体5A，5B和5D的长臂上[gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba65gydF4y2Ba，gydF4y2Ba66gydF4y2Ba］．在目前的研究中，基因座gydF4y2BaQ-5A2gydF4y2Ba在HS条件下，对YPP和BM有影响，位于染色体5A的692.16 ~ 692.39 Mb。5B染色体上的三个位点，gydF4y2BaQ-5B1gydF4y2Ba(574.06 - -578.35 Mb),gydF4y2BaQSl-5B2gydF4y2Ba(583.48 - -583.89 Mb)gydF4y2BaQ-5B3gydF4y2Ba（690.08-690.70 MB），含有与YPP，SL，SN，GN和BM相关的SNP簇，在LS条件下。IWGSC数据库的BLAST搜索显示轨迹gydF4y2BaQ-5A2gydF4y2Ba影响ypp和bm接近gydF4y2BaVRN2-5A / ZCCT1-5AgydF4y2Ba（698.180559 MB）[gydF4y2Ba66gydF4y2Ba]，也是轨迹gydF4y2BaQ-5B1gydF4y2Ba与YPP、SL、GN和BM的联系似乎位于附近gydF4y2BaVRN-B1gydF4y2Ba［gydF4y2Ba67gydF4y2Ba］．更重要的是，ZX-RIL种群的QTL映射结果验证了该基因座gydF4y2BaQ-5B1gydF4y2Ba在HS条件下，每穗小穗数的QTL区间为AX-109996563-AX-111538681(表gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba,无花果。gydF4y2BaS3gydF4y2Ba)．另外，轨迹gydF4y2BaQ-5B3gydF4y2Ba接近QTL (gydF4y2BaQKNS.caas-5BLgydF4y2Ba， 695.99 Mb)由Li等人确定的每穗内核数[gydF4y2Ba68gydF4y2Ba］．结果表明，这里鉴定的共同定位的QTL应在胁迫条件下生长的小麦品种的产量及其相关性状中起重要作用。gydF4y2Ba

基因预测和功能诠释gydF4y2BaQ-5A2gydF4y2Ba，gydF4y2BaQ-5B1gydF4y2Ba，gydF4y2BaQSl-5B2gydF4y2Ba和gydF4y2BaQ-5B3gydF4y2Ba表明，分别存在于每个基因座的位置间隔中包含的五个，45,19和12个候选基因。这些基因与脂质转移蛋白，植物精切蛋白合酶，丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶和Mada-Box基因有关。脂质转移蛋白（LTPS）是一类小而无处不在的蛋白质，被认为在植物反应中具有关键作用[gydF4y2Ba69gydF4y2Ba，gydF4y2Ba70gydF4y2Ba］．Kirubakaran等人[gydF4y2Ba70gydF4y2Ba)建议gydF4y2BaLTP.gydF4y2Ba小麦3F1基因可增强烟草对真菌的抗性。植物螯合素合成酶(Phytochelatin synthases, PCs)是一类富含半胱氨酸的硫醇反应性和重金属结合肽，参与植物的重金属积累和解毒[gydF4y2Ba71gydF4y2Ba］．研究表明小麦的异性表达gydF4y2BaTAPCS1gydF4y2Ba增强了大米射击中的CD积累[gydF4y2Ba71gydF4y2Ba］．丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Serine/苏氨酸蛋白激酶，STK)是一个大型蛋白家族，在植物的胁迫信号传导和响应中起重要作用[gydF4y2Ba72gydF4y2Ba］．Ge等[gydF4y2Ba73gydF4y2Ba[证明了过多的表达gydF4y2Ba品尝gydF4y2Ba基因能够增加根系生长gydF4y2Ba拟南芥蒂利亚纳gydF4y2Ba盐胁迫下。此外，MADS-box家族成员编码的转录因子不仅参与花器官的规范，还参与植物的生长发育[gydF4y2Ba74gydF4y2Ba］．Ma et al. [gydF4y2Ba75gydF4y2Ba]对小麦中180个MADS-box基因进行了分析，发现它们参与了非生物和生物胁迫反应。gydF4y2Ba

此外，影响YPP的位点位于7A染色体(gydF4y2BaQ-7AgydF4y2Ba(22.75 ~ 22.86 Mb)，在盐胁迫条件下也包含一个与SL相关的SNP簇。在7A染色体上，Gao等[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]识别QTL（gydF4y2Bawsnp_Ex_c200_391493gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaEx_c52798_415gydF4y2BaTKW，SN，SL和pH的244.27 MB）。此外，QTL映射导致ZX-RIL群体验证了该基因座gydF4y2BaQ-7AgydF4y2Ba可以形成LD块（475 kB），其QTL间隔（AX-108843150-AX-109347413）在HS处理下影响SL（图。gydF4y2Ba4gydF4y2Baa - c)。正加性效应来自于小燕60号，且具有良好等位基因的品种在关联群体中也表现出较长的SLs，这与GWAS结果一致(见表)gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba,无花果。gydF4y2Ba5gydF4y2Baa、b)。gydF4y2Ba

小麦耐盐育种的有利单倍型gydF4y2Ba

使用基本类型的SNP标记和与特征相关的等位基因分布，鉴定了一些单倍型，通过使用它们使用检测其表型值来确定有利的单倍型gydF4y2BatgydF4y2Ba- 最低。除去少于5％的单倍型后，每个基因座的主要单倍型用于进一步分析。当gydF4y2BatgydF4y2Ba- 最终表明，具有良好的单倍型的品种通常在盐胁迫条件下具有更理想的表型（表gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,无花果。gydF4y2BaS5gydF4y2Ba)．此外，每个位点的有利单倍型所占比例不同，说明这些重要位点在小麦育种过程中经历了不同程度的选择。例如，位点有利单倍型的比例gydF4y2BaQYPP-3AgydF4y2Ba和gydF4y2BaQTkw-4AgydF4y2Ba分别为5.24和8.90%，说明这些位点没有经历强选择。gydF4y2Ba

进一步的基因座效应比较分析表明，具有3个或3个以上有利基因座单倍型的品种gydF4y2BaQSl-1BgydF4y2Ba，gydF4y2BaQSl-3BgydF4y2Ba，gydF4y2BaQSl-5B2gydF4y2Ba和gydF4y2BaQ-7AgydF4y2Ba在LS和HS条件下，有明显的更长时间的SLs(图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．在本研究中使用的群体中，如地方品种福麦和改良品种汉4589，约有37.17%的群体携带3个或3个以上的SL优良单倍型，这表明这些位点在小麦育种过程中已经聚集。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．在基因座中具有三个有利的单倍型品种gydF4y2BaQYPP-3AgydF4y2Ba，gydF4y2BaQ-5A2gydF4y2Ba， 和gydF4y2BaQ-7AgydF4y2Ba在盐胁迫条件下产生更大的产率（图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．然而，只有3.14%的群体，如一些著名的耐盐品种仓6001和仓6005，在产量上包含3个单倍型，表明这些优良的单倍型在耐盐小麦育种中没有得到充分利用(图6)。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．为5组染色体的共定位位点，即gydF4y2BaQ-5A2gydF4y2Ba，gydF4y2BaQ-5B1gydF4y2Ba，gydF4y2BaQSl-5B2gydF4y2Ba和gydF4y2BaQ-5B3gydF4y2Ba在LS和HS条件下，具有4个有利单倍型的品种的SN、GN、BM和产量值最高(图2)。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba)．除仓6002、仓6005、德康961、科艺26、科农199等知名耐盐品种外，小燕6号、小燕926、小燕54、小燕101等小燕衍生品种均具有4个有利的单倍型。约31.41%的品种在5组染色体共定位位点中含有4个优势单倍型(图5)。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba）表示，这些基因座在小麦育种期间已集成，并具有增加小麦耐油耐受性的潜力。一般而言，人口中有利单倍型分布的巨大差异表明，不同品种的各种耐盐性耐盐基础，以及具有优质单倍型的含量，如品种苍纲，沧6002，Cang 6005，Jimai 32和一些小燕衍生物，可以在小麦盐耐受育种中发挥关键作用。gydF4y2Ba

用于标记辅助选择的分子标记的开发gydF4y2Ba

一些研究强调，小麦的耐盐与排除NA的能力密切相关gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba从叶子[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba59gydF4y2Ba，gydF4y2Ba63gydF4y2Ba］．Genc等[gydF4y2Ba59gydF4y2Ba]鉴定出5个与Na相关的qtlgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在水培育苗试验中排除。这两个NagydF4y2Ba^+gydF4y2Ba排除基因，gydF4y2Ba纳克隆gydF4y2Ba和gydF4y2BaNAX2.gydF4y2Ba，也已在杜伦姆小麦中发现[gydF4y2Ba76gydF4y2Ba，gydF4y2Ba77gydF4y2Ba］．然而，本研究鉴定的主要qtl均未与定位基因或Na的qtl共定位gydF4y2Ba^+gydF4y2Ba排除。报告表明na的qtlsgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba在水培中鉴定的排除对小麦产量进行了Dinky影响[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba，gydF4y2Ba78gydF4y2Ba]与耐盐相关的QTL通常根据群体和环境而变化[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba］．实际上，与盐胁迫下产量及相关性状相关的qtl在小麦育种实践中发挥着更重要的作用。尽管，随着下一代测序的可用性，最近在小麦中发现了大量的SNPs [gydF4y2Ba79gydF4y2Ba］．不同类型的高吞吐量SNP阵列已成功地用于研究小麦种群的标记特征联系[gydF4y2Ba79gydF4y2Ba］．然而，由于对大量后代进行基因分型所需的时间和劳力，这些标记的验证和利用仍然是主要的挑战[gydF4y2Ba79gydF4y2Ba，gydF4y2Ba80gydF4y2Ba］．最近，LGC有限公司开发了KASP基因分型技术[gydF4y2Ba81gydF4y2Ba进行SNP基因分型。然而，针对小麦重要农艺性状开发的KASP标记很少[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba］．在这项研究中，成功​​开发了14个KASP标记，用于九个基因座与产量和相关性状相关联。这些Kasp标记可以准确地对自然群体中的两种等位基因进行准确地分类（图。gydF4y2BaS6gydF4y2Ba)．与BM、GN、SL和YPP相关的KASP标记来自两个多效位点gydF4y2BaQ-5A2gydF4y2Ba，影响HS条件下的BM和YPP，以及gydF4y2BaQ-7AgydF4y2Ba，影响LS条件下SL和YPP。这些KASP标记对筛选耐盐小麦种质资源和提高小麦耐盐育种的选择效率具有重要意义。gydF4y2Ba

本研究利用Wheat660K SNP序列对6个环境下的191份小麦材料进行了产量及相关性状评价。GWAS分析表明，在2种不同盐胁迫条件下，小麦8个性状共存在389个显著相关snp位点，其中11个位点在盐胁迫下对小麦株高、产量及相关性状具有关键作用。在5A染色体上的692.16 ~ 692.39 Mb和5B染色体上的574.06 ~ 578.35 Mb、580.03 ~ 584.89 Mb和690.08 ~ 690.70 Mb的位点上鉴定出4个有利等位基因频率较高的位点，分别为YPP、SN、SL、GN和BM。在9个与产量及相关性状密切相关的基因座中，成功开发了14个KASP标记，其中3个标记在韩选10和鲁麦14的双亲本群体中进行了验证。这些结果为今后利用标记辅助选择改良小麦耐盐性提供了有益的信息。gydF4y2Ba

植物材料gydF4y2Ba

植物材料收集了191份小麦材料，包括5个引种品种、10个地方品种和176个改良品种(见表)gydF4y2BaS1gydF4y2Ba)．除了一个未知来源的一种改进的品种外，这些基因型起源于智利（1），意大利（2），罗马尼亚（1），苏联（1）和中国省，包括安徽（1），北京（17），甘肃（3），河北（40），河南（30），内蒙古（1），吉林（1），青海（6），陕西（39），山东（34），山西（8），四川（3），天津（1）和西藏（1）。每个加入的详细信息在表格中给出gydF4y2BaS1gydF4y2Ba．样品经中国科学院遗传与发育生物学研究所批准。植物材料均由中国科学院遗传与发育生物学研究所提供。gydF4y2Ba

GWAS检测到的显著的SNPs通过中脉175/小燕60和350 F的RIL群体进行验证gydF4y2Ba_7gydF4y2Ba线（ZX-RIL）和双单倍体群汉轩10 / LUMAI 14（HL-DH），150条线。gydF4y2Ba

现场实验和表型gydF4y2Ba

在2014-2015，2015-2015，2015-2016和2015-2015和2015-2015和2015-2016的南浦生态农业实验站2016-2017种植季节。该站位于温暖的温带半湿润季风气候区，平均每年温度12.3°C和平均年降水量480毫米。南浦生态农业实验站的正常土壤在渤海地区周围干旱和盐压力典型，代表LS治疗。数十年来，根据检测值，Nanpi中正常土壤的盐度为0.18％（m / m）。HS治疗被设定为人工制作的盐池。通过将具有特定浓度的海盐溶液添加到正常土壤中，以0.3％（m / m）保证盐池的土壤盐度。土壤的总盐含量通过氯化物 - 硝酸银滴定法测定。因此，设定了两种处理，LS（0.18％，m / m）和Hs（0.3％，m / m）。完全，六个盐度环境被指定为15LS，15HS，16LS，16HS，17LS和17HS。 Each salt pool was a cement pond of 6.6 m × 2 m × 1.5 m, with waterproof cement thickness of 10 cm at the bottom. The bottom of the cement pond was paved with stones and river sand, and covered with non-woven fabrics. The soil evenly mixed with sea-salt solution was filled in the whole cement pond. The salt concentration of salt pool was checked from time to time, with the assurance that the salinity was maintained at 0.3% (m/m). The LS and HS treatments did not involve artificial irrigation during the cropping seasons. The field experiments were performed using a completely randomized design with five replications. Each block contained sixteen 200-cm-long rows with 10 cm between neighboring plants and 23 cm between neighboring rows. Hole sowing method was used and three sprouted seeds of any accession were sown in each plot. The three plants in one hole were harvest together and eight phenotypic traits at adult stage were investigated, including plant height (PH), spike number (SN), spike length (SL), kernels per spike (KPS), grain number (GN), thousand kernel weight (TKW), yield per plot (YPP) and biological mass (BM). Measurement methods for each trait were as follows: PH was the distance between the stem base and the top of the main spike excluding awns, SN was the number of spikes per plot, SL was the length of the main spike per plot, KPS was the kernel number of main spike per plot, GN was the number of grains per plot, TKW was the calculated by (YPP/GN) × 1000, YPP was the weight of grains per plot, BM was the aboveground weight per plot. The relative value of high salinity/low salinity (HS/LS) for each trait was also calculated and used for genome-wide association analysis.

ZX-RIL和HL-DH的表型用于验证GWA检测到的显着的SNP。在2016-2017（ZX-RIL）和2017-2018（ZX-RIL和HL-DH）下，在LS和HS条件下种植和收获这些两种群体。为低盐度处理设定了三个重复的行和十个复制的个体。种子播种用行空间20厘米，植物空间10厘米。如上所述研究了表型性状。gydF4y2Ba

基因分型gydF4y2Ba

利用CTAB法从191份供试材料的新鲜叶片中提取基因组DNA [gydF4y2Ba82gydF4y2Ba]。然后将DNA样本送往北京首都生物科技有限公司基因分型中心，使用Axiom Wheat660K基因分型芯片(gydF4y2Bahttps://wheat.pw.usda.gov/gnpages/topics/wheat660_snp_array_developed_by_caas.pdf.gydF4y2Ba)，根据制造商的说明(Axiom 2.0分析手册工作流用户指南Rev3)。SNP呼叫率小于80%和次要等位基因频率小于0.05的标记被删除。使用PLINK软件完成基因分型数据的高质量预处理(gydF4y2Bahttp://pngu.mgh.harvard.edu/purcell/plink/gydF4y2Ba) ［gydF4y2Ba83gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

表型gydF4y2Ba

表型数据用SAS v.9.2软件(SAS Institute Inc.， Cary, NC)进行分析。对所有性状进行方差分析、相关系数和重复性分析。遗传力估算采用以下公式计算:gydF4y2BaHgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba=σgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba/(σgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba + σ^2gydF4y2Ba_GEgydF4y2Ba/gydF4y2BargydF4y2Ba + σ^2gydF4y2Ba_ε.gydF4y2Ba/gydF4y2Ba再保险gydF4y2Ba),其中σgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba_ggydF4y2Ba，σ.gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba_GEgydF4y2Ba和σ.gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba_ε.gydF4y2Ba分别是基因型，基因型×环境相互作用和残余误差差异的估计，E和R分别代表了环境的数量和重复。gydF4y2Ba

种群结构及亲属关系分析gydF4y2Ba

使用Tassel 5.0研究标记中标记中的链接不平衡（LD），其中标记是已知的标记[gydF4y2Ba84gydF4y2Ba］．使用PLINK的所有载体共享的SNP建立距离矩阵[gydF4y2Ba83gydF4y2Ba］．基于该距离矩阵，使用Phylip软件构建邻居连接树。建立亲属矩阵（K模型），以使用Tassel 5.0推断加入之间的关系[gydF4y2Ba84gydF4y2Ba］．使用贝叶斯聚类程序structure V2.3.4计算种群结构(Q矩阵)[gydF4y2Ba85gydF4y2Ba］．结构程序为每个亚潜水费（k）值的10倍，从1到15之间，烧伤时烧伤时间为100,000次迭代，并在[中的燃烧后的Markov Chain Monte Carlo（MCMC）的运行时间为500,000次运行gydF4y2Ba85gydF4y2Ba］．亚种群数量用theΔK方法估计[gydF4y2Ba86gydF4y2Ba］．同时，利用TASSEL 5.0进行主成分分析，推断种群分层[gydF4y2Ba84gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

基因组关联分析gydF4y2Ba

采用TASSEL 5.0混合线性模型(MLM)检测snp与表型变异之间的关联[gydF4y2Ba84gydF4y2Ba］．采用种群结构(Q矩阵)和亲属关系(K模型)两个因素作为混杂因素[gydF4y2Ba87gydF4y2Ba，gydF4y2Ba88gydF4y2Ba］．单核苷酸多态性的前5个主成分被引入GWAS模型。资讯科技分类服务[gydF4y2Ba89gydF4y2Ba，以验证TASSEL结果的一致性和准确性。gydF4y2Ba

开发适用于关联SNPS的Kasp标记gydF4y2Ba

开发了竞争性等位基因特异性聚合酶链反应(KASP) (LGC Genomics LLC, Beverly, MA, USA)标记，用于检测和区分重要位点的关键snp的等位基因。除ph位点外，每个位点选取1 ~ 2个具有代表性的SNPs，共将9个位点的14个SNPs转化为KASP标记。利用SNP侧的Wheat660K序列，利用primer Premier 5软件设计KASP引物。由首都生物基因分型机构(中国北京)按照KASP手册进行KASP反应和荧光信号检测。gydF4y2Ba

支持本研究结果的数据集包括在文章及其附加文件中。本研究报道的实验数据已保存在生物信息和DDBJ中心的基因组表达档案(GEA)中，登录号为E-GEAD-406gydF4y2Bahttps://ddbj.nig.ac.jp/gea/reviewer.gydF4y2Ba，接入密钥为“bDhkCrXEb17jzYrxoMpt”。基因型数据已保存在中国科学院北京基因组研究所大数据中心基因组变异图(GVM)中，登录号为GVM000089 atgydF4y2Bahttp://bigd.big.ac.cn/gvm/getProjectDetail?project=GVM000089gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

BM:gydF4y2Ba

生物质量gydF4y2Ba

GN:gydF4y2Ba

粒数gydF4y2Ba

GWAS：gydF4y2Ba

全基因组关联研究gydF4y2Ba

KPS:gydF4y2Ba

内核穗gydF4y2Ba

PH值:gydF4y2Ba

植物高度gydF4y2Ba

QTL:gydF4y2Ba

数量性状位点gydF4y2Ba

SN:gydF4y2Ba

钉号码gydF4y2Ba

SNP:gydF4y2Ba

单核苷酸多态性gydF4y2Ba

SL:gydF4y2Ba

穗长gydF4y2Ba

TKW：gydF4y2Ba

千粒重量gydF4y2Ba

YPP：gydF4y2Ba

每个情节的产量gydF4y2Ba

感谢中国农业科学院作物科学研究所的景瑞莲教授和张学勇教授为我们提供HL-DH群体和部分小麦种质资源。gydF4y2Ba

基金资助:国家自然科学基金面上项目(No. 5130459);XDA24030302 &不。XDA08030105)。支持者为实验设计、数据收集、数据分析和文稿撰写提供了资金支持。gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

1. 中国科学院种子设计创新研究院遗传与发育生物学研究所，植物细胞与染色体工程国家重点实验室，北京100101gydF4y2Ba

   胡攀，郑琦，罗巧玲，滕万，李宏伟，李斌，李振生gydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

ZSL和QZ构思了这项研究;QZ，QLL，pH和WT设计了实验;QLL开发了ZX-RIL人口;QZ，pH和QLL在两个环境下进行ZX-RIL群体的表型;QZ，WT和pH在六种环境下进行191个小麦涂抹的表型;pH执行GWAS分析并写了稿件;QZ还提出了许多建设性建议并修改了手稿。BL和HWL在材料制备和实验性能方面提供了很多帮助。所有作者阅读并认可的终稿。gydF4y2Ba

通讯作者gydF4y2Ba

对应于gydF4y2Ba齐铮gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

伦理批准和同意参与gydF4y2Ba

不适用gydF4y2Ba

同意出版物gydF4y2Ba

不适用gydF4y2Ba

相互竞争的利益gydF4y2Ba

两位作者宣称他们没有相互竞争的利益。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

施普林格《自然》杂志对已出版的地图和机构附属机构的管辖权要求保持中立。gydF4y2Ba

开放获取gydF4y2Ba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都包含在本文的知识共享许可中，除非在该材料的信用额度中另有说明。如果资料不包括在文章的知识共享许可协议中，并且你的预期用途没有被法律规定允许或超过允许用途，你将需要直接从版权所有者获得许可。如欲查阅本许可证副本，请浏览gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/gydF4y2Ba．创作共用及公共领域专用豁免书(gydF4y2Bahttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/gydF4y2Ba)适用于本文提供的数据，除非在数据的信贷额度中另有说明。gydF4y2Ba

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