用全基因组相干做图和共抒发网络剖析审定油菜种子硫苷含量的候选基因
油菜(BrassicanapusL.基因组为AACC)由白菜(B.rapaL.基因组为AA)和甘蓝(B.oleraceaL.基因组为CC)种间天然杂交并染色体越发产生，是我国以至宇宙首要的油料做物。油菜子粒榨油后的饼粕，是畜禽养殖中首要的卵白质料。但是硫代葡萄糖苷(glucosinolate,简称硫苷，是一类含氮和硫的次生代谢产品)是油菜饼粕中首要的抗养分因子，食用过量会对禽畜产生迫害，因而发掘油菜子粒硫苷含量的候选基因对油菜种子低硫苷育种具备首要实际意义。
方今对油菜种子硫苷含量的协商主借使经过QTL定位、全基因组相干剖析(GWAS)和相干转录组剖析(associativetranscriptomic)发掘候选基因和功效位点。跟着测序手艺的不停革新和测序花费的不停消沉，海量的测序数据须要剖析，因而，权重基因共抒发网络剖析(WGCNA)这类新的办法应运而生。
指日，魏大勇等在《做物学报》上发布了题为“用全基因组相干做图和共抒发网络剖析审定油菜种子硫苷含量的候选基因”的文章。该协商接续4年莳植了含份材料的一个油菜天然全体，聚集重测序数据对种子硫苷含量停止全基因组相干剖析(GWAS)，并对15份低硫苷和15份高硫苷材料停止种子发育初期的转录组测序，经过权重基因共抒发网络剖析(WGCNA)审定种子硫苷含量的候选基因。
后果阐述，份油菜天然全体的种子硫苷含量存在宽广的遗传变异,介于27.38~.20,平衡为(70.13±36.50)μmol·g–1(表1)。该性状4年均展现频次为接续近正态散布,阐述油菜种子硫苷含量是1个数目性状,受多基因遏制。
表1相干剖析全体中油菜种子硫苷含量的表型变异
WGCNA剖析发觉ME与种子硫苷含量的相干性在–0.76~0.76之间,个中显著正和负相干的模块离别有4个(Brown、Blue、Purple和Yellow)和2个(Greenyellow和Magenta)(P0.)。进一步对显著相干模块内的基因停止GO富集和KEGG剖析(表2),惟独1个模块(Brown)内的基因显著富集在硫苷生物合成经过(GO:9761)和硫苷生物合成代谢通路(KEGG:ko)(表2),阐述该模块内存在遏制油菜种子硫苷含量的关键基因。方差剖析后果阐述，基因型、处境以及基因型与处境互做间都存在显著不同(P0.01)，但年度内的反复间不存在显著不同。
表2Brown模块GO富集和KEGG通路剖析
以全基因组重测序共探测到个SNP和个InDel。过滤最小等位基因频次小于5%和杂合率大于25%的位点，余下个奇异的SNP位点用于GWAS剖析，GWAS共探测到45个与油菜种子硫苷含量显著相干的SNP，首要散布在A09(10个，物理地方位于~bp)、C02(5个,物理地方位于~bp)和C09(29个，物理地方位于~bp)染色体的3个区间(图1)，单个位点表明的表型变异介于13.45%~23.34%，阐述上述3个区间存在遏制油菜种子硫苷含量的主效位点。
图1全基因组相干剖析曼哈顿图
注：虚线代表修正后的阈值–lg(P)=7
与油菜参考基因组的基因评释比对，在上述3个区间共发觉个基因，个中5个为已知的硫苷代谢基因。候选基因BnaA09gD位于A09染色体2.Mb处(显著SNP区间内);候选基因BnaC09gD和BnaC09gD离别位于C09染色体2.Mb和3.Mb处(显著SNP区间内);候选基因BnaC02gD和BnaC02gD离别位于C02染色体44.Mb和44.Mb处(显著SNP上游约莫0.2~0.3Mb处)。与形式植物拟南芥的参考基因组比对后发觉,候选基因BnaC09gD与拟南芥基因AT5G(MYB28)同源,候选基因BnaC02gD与AT5G(MAM1)同源,其余3个候选基因均与AT5G(MYB34)同源,反响出油菜在退化经过中的基因组复制事项。
进一步对Brown模块内个基因停止权重剖析，肯定枢纽基因。共探测到6条节点线，每条线的节点联接着1个基因。单个基因的权重值在0.02~0.28之间，平衡值为0.10。权重剖析中，连通性排名前10%(权重值0.20)的基因有13个,功效评释显示，个中9个为已知的硫苷代谢基因，且3对为同源基因，这些基因在油菜种子硫苷代谢中或许起枢纽效用(表3)。
表3Brown模块枢纽基因剖析
基于全基因组重测序相对高的图谱密度（图2）,本协商经过GWAS共探测到5个已知的硫苷代谢基因。个中,调控吲哚族硫苷代谢的候选基因MYB34的3个同源拷贝离别散布在染色体A09(BnaA09gD)、C02(BnaC02gD)和C09(BnaC09gD)。
图2连锁不均衡和单体型效应剖析
注：a：候选基因BnaC02gD与C02染色体5个显著SNP组成的单体型连锁不均衡剖析，箭头批示焦点基因和显著SNP的物理地方。b：C02染色体5个显著SNP组成的单体型效应剖析；**示意在0.01程度显著。
经过GWAS和WGCNA共审定到18个遏制油菜种子硫苷含量的候选基因，个中普遍为已知的硫苷基因，且其抒发量与种子硫苷含量显著相干。1个遏制脂肪族硫苷侧链拉长的关键基因BnaC02gD(MAM1)被两种办法配合探测出，与该基因连锁的5个SNP组成5种单体型，个中Hap5遮蔽了63%的材料，其种子硫苷含量显著低于含其余4种单体型的材料。因而，聚集GWAS和WGCNA是一种审定繁杂性状候选基因的新战略，可统筹微效位点的检出率以及对关键基因确实定。
原文消息：
魏大勇，崔艺馨，熊清，汤青林，梅家琴，李加纳，钱伟.用全基因组相干做图和共抒发网络剖析审定油菜种子硫苷含量的候选基因[J].做物学报，.36（05）：-42.
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