利用高光谱分析作为潜在的高通量显型工具,对水稻品质蛋白含量进行GWAS分析

作者:谷丰光电 来源: 时间:2019-12-30 14:41:17 次数:

本研究将高光谱技术与GWAS分析相结合,对水稻种子进行PC分析,具有高通量,可以作为一种新的表型工具应用于GWAS。为水稻重要生化性状之一的表型鉴定提供了一种新的方法,可用于遗传研究。

栽培水稻(Oryza sativa L.)是世界上主要的主食之一,养活了世界上一半以上的人口。到2050年,世界人口预计将超过90亿,在土地、水更少、气候变化更大的情况下,农作物科学要养活世界快速增长的人口变得越来越具有挑战性。通过育种计划提高主要作物的质量,如培育产量增加、营养改善和抗逆性增强的优良品种,对实现充足、可靠和可持续的世界粮食供应至关重要。

因此,识别和鉴定与这些重要性状相关的基因,对于了解导致水稻表型差异的遗传基础,培育高产、抗逆性强、品质优良的现代水稻品种具有重要意义。高光谱技术的发展为缩短植物基因组学与新一代测序技术的差距提供了新的分析手段。通过高光谱技术,可以对水稻种子的生化性状进行显型分析,并利用GWAS数据。


GWAS高光谱特征提取的主要步骤概述


水稻材料的平均谱和皮尔逊相关分析。a:所有水稻样品的平均光谱。蓝色表示标准差的3倍。b:GWAS高光谱指数NDSI与PC的相关分析,相关系数R2 = 0.68

相关分析结果表明,归一化差异光谱指数(NDSI)与蛋白质含量(PC)有较高的相关性,R NDSI2 = 0.68。基于所有性状的GWAS分析,NDSI能够识别与传统方法测定的水稻蛋白质含量相同的SNP位点。高光谱性状NDSI共鉴定了43个生化性状PC鉴定的基因。NDSI在1号染色体上发现了一个额外的SNP标记,它标记了PC未识别的22个额外基因。Kegg注释结果表明,性状NDSI注释3条途径与PC完全相同。据报道,NDSI和PC鉴定的半胱氨酸和蛋氨酸代谢途径对水稻种子中某些氨基酸/蛋白质的生物合成和代谢具有重要意义。

本研究将高光谱技术与GWAS分析相结合,对水稻种子进行PC分析,具有高通量,可以作为一种新的表型工具应用于GWAS。为水稻重要生化性状之一的表型鉴定提供了一种新的方法,可用于遗传研究。


来源Plant Methods.Using hyperspectral analysis as a potential high throughput phenotyping tool in GWAS for protein content of rice quality. Dawei Sun, Haiyan Cen, Haiyong Weng, Liang Wan, Alwaseela Abdalla, Ahmed Islam El-Manawy, Yueming Zhu, Nan Zhao, Haowei Fu, Juan Tang, Xiaolong Li, Hongkun Zheng, Qingyao Shu, Fei Liu & Yong He .

https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-019-0432-x