玉米籽粒淀粉含量全基因组关联分析和候选基因预测

玉米是重要的粮食作物,其籽粒重量的70％来自于淀粉.淀粉不仅是人类及其他动物的主要能量来源,同时也是化工等行业的重要原料.本研究利用711份玉米自交系作为关联群体,对2个环境下玉米籽粒湿基淀粉含量和干基淀粉含量进行统计分析,结合覆盖玉米全基因组的2799个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)标记,通过FarmCPU模型对玉米籽粒淀粉含量性状开展全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS),共关联到67个显著SNP位点,其中23个高可信度显著SNP位点可在多个环境重复检测到.3个高可信度SNP标记位点为本研究首次发现与玉米籽粒淀粉含量相关,其余20个SNP标记位于前人已定位QTL(quantitative trait locus)置信区间或/和已报道与籽粒淀粉含量显著相关SNP标记1 Mb之内.进一步通过基因功能注释、基因本体论(gene ontology,GO)分析及籽粒胚乳基因表达分析,在23个高可信度显著SNP位点上下游各200 kb候选区间共挖掘45个重要候选基因,涉及淀粉生物合成与代谢、碳水化合物代谢、糖代谢、激素代谢等途径,同时检测到2个已报道调控玉米籽粒淀粉含量的基因Ae1和Pin1.通过等位变异效应分析鉴定出9个主效SNP位点及其优异等位变异.本研究为深入解析玉米籽粒淀粉含量遗传机制提供了新的信息,为加速培育高产、优质玉米新品种提供重要基因资源.