Genome-wide dissection of changes in maize
root system architecture during modern
breeding
從大約15000株單株莖周圍挖出直徑為40 cm拉队、深度為30 cm的根系樣品弊知，并在每個樣品上測量8種根系性狀:開口根角(ROA)、頂根角(RTA)粱快、底根角(RBA)秩彤、根系中位數(shù)寬度(RMEW)、根系最大寬度(RMAW)事哭、修正后根系寬度(ROIW)漫雷、投影根面積(area)和根凸包面積(ACH)
根據(jù)自交系在群體中的親緣關(guān)系，將自交系分為4個亞群體38(方法)鳍咱。表型數(shù)據(jù)顯示降盹，硬莖亞群體的根角、根寬和根面積均小于非硬莖亞群體谤辜、熱帶亞熱帶亞群體和混合亞群體(P < 0.05;擴(kuò)展數(shù)據(jù)圖3和補(bǔ)充說明)蓄坏。代表性SS系為B73和GEMS66，其他亞群體的代表性系為MO17丑念、ZHENG58和GEMS25涡戳。根據(jù)自交系的發(fā)布年份，我們將該協(xié)會小組的中國自交系分為三個亞組4(方法)脯倚。與早期自交系相比渔彰，新釋放的自交系根角更陡，根寬更窄
我們利用GWAS在關(guān)聯(lián)面板中探討了根系結(jié)構(gòu)變異的遺傳基礎(chǔ)推正，并鑒定了371個與8個根系性狀相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性（SNPs）
例如恍涂，ZmRTH1（位于基因內(nèi)的顯著SNP）與ROA（根角類別；P = 3.85×10?5）植榕、RMEW（根寬類別乳丰；P = 7.61×10?5）和ROIW（根寬類別；P = 2.39×10?5）（圖2b）内贮，其突變體顯示玉米39根毛表型缺陷产园。ZmAUX1（距離最近的顯著SNP2.85kb）與RBA（根角類；P = 5.64×10?5）和RMAW（根寬類夜郁；P = 9.82×10?5）相關(guān)什燕，編碼一種生長素轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白樣蛋白
采用跨群體復(fù)合似然比（XP-CLR）45對中國現(xiàn)代玉米育種過程中可能選擇的區(qū)域進(jìn)行檢測（選擇中國三個不同育種時期的玉米改良品系）。通過全基因組選擇性掃描分析竞端，鑒定出3793個基因（圖3a屎即、b和補(bǔ)充表9），分別鑒定出馴化3322和2540個在馴化和改良過程中選擇的基因（補(bǔ)充圖6，補(bǔ)充表10和11技俐，以及方法）乘陪。在現(xiàn)代中國的育種、馴化和改良過程中雕擂，分別篩選出GWAS候選基因81個啡邑、93個和59個基因（圖3a、b和補(bǔ)充圖6）井赌。此外谤逼，在CN1980和90s與CN1960和70、10CN2000和70仇穗、CN70s流部、CN2000和10s與CN1980和90的三個繁殖時期，分別選擇了71纹坐、24和41個GWAS候選基因
研究有利的等位基因頻率的變化的自交系發(fā)布后2000年(CN1960和70年代和2000和10年代現(xiàn)代育種枝冀，我們使用snp顯著相關(guān)和CN1980和90年代與2000&10年代，P < 0.05耘子；圖4a和GWAS的補(bǔ)充根表型果漾。隨著現(xiàn)代育種的繼續(xù)，新出現(xiàn)的表4和表13)拴还。此外跨晴，根據(jù)在不同釋放的自交系中釋放的自交系往往具有更多的有利的野生繁殖時代，我們總結(jié)了有利的等位基因的數(shù)量
利用突變體方法克隆了幾個已知的玉米根系相關(guān)基因片林，它們的鑒定表明端盆，生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵元素在玉米根系發(fā)育中起著重要的調(diào)控作用。例如费封，Aux/IAA和LBD蛋白有助于種子根焕妙、莖傳根和側(cè)根的啟動58,61。RTCS和RTCL控制玉米冠根的起始和伸長弓摘；它們編碼植物特異性的LBD轉(zhuǎn)錄因子焚鹊，均參與生長素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑61。玉米根尖中生長素的增加會導(dǎo)致植物將更多的碳水化合物分配到根系中韧献，從而促進(jìn)根系的生長32,62末患。本研究中鑒定的ZmRSA3.1編碼一個Aux/IAA蛋白。與之前的研究中發(fā)現(xiàn)的基因32,62相似锤窑，ZmRSA3.1的過表達(dá)增加了根尖中生長素的積累璧针，從而促進(jìn)了冠根的伸長
