谷子抽穗时间基因SiTOC1的表达与单倍型变异分析 |
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引用本文: | 张林林,智慧,汤沙,张仁梁,张伟,贾冠清,刁现民.谷子抽穗时间基因SiTOC1的表达与单倍型变异分析[J].中国农业科学,2021,54(11):2273-2286. |
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作者姓名: | 张林林 智慧 汤沙 张仁梁 张伟 贾冠清 刁现民 |
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作者单位: | 中国农业科学院作物科学研究所,北京 100081 |
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基金项目: | 国家重点研发计划(2018YFD1000701);国家重点研发计划(2018YFD1000700);国家自然科学基金(31871630);国家谷子高粱产业技术体系(CARS-06-13.5-A4);中国农业科学院创新工程 |
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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SiTOC1 24 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31 456 761 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。
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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 |
收稿时间: | 2020-11-09 |
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