基于BSA-Seq谷子落粒主效基因的定位与候选基因分析OA

【目的】落粒性是作物驯化过程中关键的人工选择性状。定位并克隆调控落粒性的主效基因,为阐明谷子驯化的遗传基础、开发分子标记辅助育种工具提供理论依据和应用价值。【方法】以易落粒种质资源YLL5和抗落粒现代育成品种冀谷42(Si42)为研究对象,运用石蜡切片比较两亲本离层(abscission zone)细胞结构与细胞壁成分差异。为定位控制落粒性基因,构建F₄遗传群体。采用BSA-Seq(Bulked segregant analysis sequencing),并结合ED、G′value、SNP-loess和SNP-index等连锁分析方法初步定位相关性状位点。对定位区间内注释基因进行筛选,通过实时荧光定量PCR(quantitative reverse transcription PCR,RT-qPCR)验证候选基因在两亲本多组织中的表达差异。【结果】石蜡切片结果显示,YLL5和Si42在细胞排列、组织结构及细胞壁成分上存在显著差异。经关联分析,初步将控制目标性状的位点定位在第5(3.3 Mb)和第8(1.1 Mb)染色体。利用InDel标记将目标区间精细定位至第5染色体约0.3 Mb的区域,该区间共注释25个基因,从中筛选出在穗部高表达的基因。RT-qPCR分析表明,候选基因Seita.5G087200在易落粒亲本YLL5的穗和穗码组织中的表达量显著高于Si42,其表达模式与落粒表型高度一致。Sanger测序进一步揭示,该基因第2个外显子存在一处转座子插入变异;基于该变异开发的分子标记能够有效区分不同落粒表型,具备分子标记辅助选择的应用潜力。【结论】Seita.5G087200可能是调控谷子落粒性状的关键候选基因。