Genome-Wide Association Studies of Photosynthetic Traits Related to Phosphorus Efficiency in Soybean
Resumo
A fotossíntese é a base do crescimento e do desenvolvimento das plantas e é seriamente afetada pelo estresse por baixo teor de fósforo (P). No entanto, poucos estudos relataram a base genética da resposta fotossintética ao estresse de baixo P na soja. Para abordar essa questão, 219 acessos de soja foram genotipados por 292.035 polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) de alta qualidade e fenotipados em condições normais e de baixo P em 2015 e 2016. Esses conjuntos de dados foram usados para identificar nucleotídeos de características quantitativas (QTNs, do inglês Quantitative Trait. Nucleotides) para características relacionadas à fotossíntese usando os métodos mrMLM, ISIS EM-BLASSO, pLARmEB, FASTmrMLM, FASTmrEMMA e pKWmEB. Como resultado, descobriu-se que 159 QTNs em 31 regiões genômicas estavam associados a quatro características relacionadas à fotossíntese em diferentes condições de estresse por P. Entre as 31 regiões associadas, cinco (q7-2, q8-1, q9, q13-1 e q20-2) foram detectadas comumente em condições normais e de baixo P, indicando a insensibilidade desses genes candidatos ao estresse de baixo P; cinco foram detectadas somente em condições normais de P, indicando a sensibilidade desses genes candidatos ao estresse de baixo P; seis foram detectadas somente em condições de baixo P, indicando a tolerância desses genes candidatos ao estresse de baixo P; 20 foram relatadas em estudos anteriores. Em torno dos 159 QTNs, foram extraídos 52 genes candidatos. Esses resultados fornecem informações importantes para o melhoramento assistido por marcadores na soja e revelam ainda mais a base para a aplicação da tolerância ao P à capacidade fotossintética.
Abstract
Photosynthesis is the basis of plant growth and development, and is seriously affected by low phosphorus (P) stress. However, few studies have reported for the genetic foundation of photosynthetic response to low P stress in soybean. To address this issue, 219 soybean accessions were genotyped by 292,035 high-quality single nucleotide polymorphisms (SNPs) and phenotyped under normal and low P conditions in 2015 and 2016. These datasets were used to identify quantitative trait nucleotides (QTNs) for photosynthesis-related traits using mrMLM, ISIS EM-BLASSO, pLARmEB, FASTmrMLM, FASTmrEMMA, and pKWmEB methods. As a result, 159 QTNs within 31 genomic regions were found to be associated with four photosynthesis-related traits under different P stress conditions. Among the 31 associated regions, five (q7-2, q8-1, q9, q13-1, and q20-2) were detected commonly under both normal and low P conditions, indicating the insensitivity of these candidate genes to low P stress; five were detected only under normal P condition, indicating the sensitivity of these candidate genes to low P stress; six were detected only under low P condition, indicating the tolerantness of these candidate genes to low P stress; 20 were reported in previous studies. Around the 159 QTNs, 52 candidate genes were mined. These results provide the important information for marker-assisted breeding in soybean and further reveal the basis for the application of P tolerance to photosynthetic capacity.
H. Lü
Y. Yang
H. Li
Q. Liu
J. Zhang
J. Yin
S. Chu
X. Zhang
K. Yu
L. Lv
X. Chen
2018 -
