查看更多>>摘要：[目的]DSSAT-CROPGRO大豆花期模拟模型(简称CROPGRO-Soybean-Flower模型)是量化开花时间与光周期关系的生理生态过程模型.本文旨在通过单核苷酸多态性(SNP)标记对CROPGRO-Soybean-Flower模型的品种参数(cultivar parameter,CP)进行遗传解析.[方法]以183个江淮大豆种质为试验材料,于2011—2018年获得南京、当涂、盐城等10个环境的花期数据和消除环境效应的花期最佳线性无偏预测值(best linear unbiased prediction,BLUP).将开花时间性状分解为临界短日照时数(critical short day,CSDL)、光周期敏感性(photoperiod sensitivity,PPSEN)和出苗到开花时长(emergence to flowering time,EMFL)3个CROPGRO大豆花期模拟模型的品种参数.利用供试大豆材料的实测花期以及BLUP值,采用GLUE(generalized likelihood uncertainty estimation)方法对模型的品种参数进行校准,根据模拟结果选择合适的品种参数集.利用混合线性模型(mixed linear model,MLM_Q+K)、mrMLM(multi-locus random-SNP-effect mixed linear model)模型等7种全基因组关联分析方法,对花期BLUP值、CROPGRO-Soybean-Flower模型品种参数集与60712个SNP标记进行定位研究,在显著关联SNP位点上下游500 kb区间内筛选候选基因,并通过生物信息学网站和前人研究结果预测其功能.[结果]利用BLUP值校正CROPGRO-Soybean-Flower模型的品种参数,模型模拟结果的均方根误差的均值(average root mean square error,ARMSE)为1.65 d,比利用实测花期校正的ARMSE降低1.82 d.选用花期BLUP值校正的3个模型的品种参数集作为全基因组关联分析的数据集,检测到花期BLUP值、CSDL、PPSEN和EMFL的显著关联QTN(quantitative trait nucleotide)个数分别为6、10、5和1,所定位的SNP位点可解释0.424％～19.221％的CROPGRO-Soybean-Flower模型品种参数变异.被检测到的22个QTN中,有72.73％已被前人研究报道与大豆开花时间、光周期敏感性、生殖生长时期等性状有关.对候选基因功能预测发现:Glyma05g06220、Glyma05g31710、Glyma07g01601、Glyma08g40330、Glyma14g40030与拟南芥中昼夜节律调控、细胞分裂素响应、开花调控等基因同源,推测这5个基因参与大豆开花调控.[结论]与实测花期相比,利用BLUP值校准CROPGRO大豆花期模型品种参数的方式在区域尺度上更为合理;模型品种参数体现了大豆花期光反应的遗传特性,相关的SNP标记可以作为进一步构建基于基因的CROPGRO大豆花期模拟模型的基础标记数据.
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