[1]宋桂成,王永刚,贾义乐,等.渍水胁迫下小麦拔节期叶绿素相对含量全基因组关联分析[J].江苏农业科学,2026,54(9):81-89.
 Song Guicheng,et al.Genomewide association analysis of relative chlorophyll content in wheat at jointing stage under waterlogging stress[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2026,54(9):81-89.
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渍水胁迫下小麦拔节期叶绿素相对含量全基因组关联分析()

《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:
第54卷
期数:
2026年第9期
页码:
81-89
栏目:
遗传育种与种质资源
出版日期:
2026-05-05

文章信息/Info

Title:
Genomewide association analysis of relative chlorophyll content in wheat at jointing stage under waterlogging stress
作者:
宋桂成1王永刚2贾义乐3蔡亚善4王化敦1马鸿翔2何漪1
1.江苏省农业科学院粮食作物研究所/江苏省农业生物学重点实验室,江苏南京 210014;2.扬州大学,江苏扬州 225009;3.江苏五图河农场有限公司,江苏连云港 2222252; 4.江苏农林职业技术学院,江苏镇江 212400
Author(s):
Song Guichenget al
关键词:
小麦叶绿素相对含量全基因组关联分析拔节期候选基因
Keywords:
-
分类号:
S512.101
DOI:
-
文献标志码:
A
摘要:
渍害是制约长江中下游麦区小麦生产的关键逆境因子之一。为揭示渍害胁迫下小麦叶绿素相对含量的遗传规律,筛选高效耐渍评价指标与分子标记,本研究以300份小麦自然群体为材料,在2022—2023年、2023—2024年、2024—2025年等3个环境下,对拔节期旗叶叶绿素相对含量(SPAD值)进行统计分析,并进行耐渍性评价、全基因组关联分析(GWAS)及候选基因挖掘。结果表明,3个环境下小麦SPAD值存在广泛变异,2023—2024年、2024—2025年表型服从正态分布,为典型数量性状;方差分析显示,环境、基因型及其互作均对叶绿素相对含量产生显著影响。以渍水与对照处理的SPAD比值构建SPAD耐渍指数,3个环境下该指数显著相关,其中2023—2024年、2024—2025年相关系数最高,聚类分析将供试材料划分为耐渍型、中等耐渍型、中等不耐渍型、不耐渍型4类,明确SPAD耐渍指数>0.85可作为耐渍品种筛选指标。GWAS分析共检测到92个与叶绿素相对含量相关的SNP位点,4D、6A染色体位点占比最高,分别为10.87%、11.96%,4D染色体位点关联性最强,且2个环境存在1个共有的显著关联位点。基于SNP位点上下游20 kb区间检索,获得1 603个候选基因,经功能注释筛选出56个与叶绿素代谢相关的基因,包括6个ERF转录因子基因、4个叶绿素合成相关基因、46个叶绿体合成代谢相关基因,4D染色体共定位SNP对应的3个候选基因均与叶绿体结合蛋白功能相关。
Abstract:
-

参考文献/References:

[1]Li A L,Hao C Y,Wang Z Y,et al. Wheat breeding history reveals synergistic selection of pleiotropic genomic sites for plant architecture and grain yield[J]. Molecular Plant,2022,15(3):504-519.
[2]张志秀,马雨衍,薛子龙,等. 基于涝渍胁迫测桶系统的小麦渍害试验研究[J]. 江苏水利,2024,14(10):10-14.
[3]宋桂成,史高玲,张平平,等. 拔节期渍水对小麦籽粒品质相关性状的影响[J]. 核农学报,2021,35(1):238-244.
[4]宋桂成,余桂红,姚金保,等. 拔节期渍害对小麦品质及饼干制品的影响[J]. 天津农业科学,2022,28(1):6-9.
[5]蔡瑞国,王振林,李文阳,等. 氮素水平对不同基因型小麦旗叶光合特性和子粒灌浆进程的影响[J]. 华北农学报,2004,19(4):36-41.
[6]杨文平,王春虎,王保娟. 拔节期追氮对小麦百农矮抗58旗叶光合色素含量的影响[J]. 江苏农业科学,2012,40(6):73-75.
[7]王震,李映雪,吴芳,等. 冠层光谱红边参数结合随机森林机器学习估算冬小麦叶绿素含量[J]. 农业工程学报,2024,40(4):166-176.
[8]高洋,刘斯嘉,刘天昊,等. 基于叶绿素荧光动力学的小麦耐渍品种筛选[J]. 分子植物育种,2025,4(16):1-14.
[9]任赵平,宋佳乐,陈龙,等. 孕穗期渍水对小麦光合特性和产量的影响及耐渍指标筛选与评价[J]. 核农学报,2025,39(8):1786-1796.
[10]刘臣琼,王小德,刘钰欣,等. 涝渍胁迫对厚皮香幼苗叶绿素荧光的影响[J]. 浙江农业科学,2016,57(7):1091-1095.
[11]宗梅,穆丹,范志强. 渍害胁迫及其恢复对油菜幼苗叶片PSⅡ光化学特性的影响[J]. 长春师范大学学报(人文社会科学版),2012(9):64-68.
[12]史顺宇,杨涛,庞博,等. 海岛棉叶绿素含量的全基因组关联分析及候选基因预测[J]. 中国农业科学,2025,58(10):1878-1895.
[13]刘亚捷,赵永锋,田超,等. 玉米叶绿素含量的全基因组关联分析及候选基因挖掘[J]. 分子植物育种,2024,6(6):1-27.
[14]郑福兴,颜安,高雪,等. 水旱处理下小麦叶绿素相对含量全基因组关联分析[J]. 植物遗传资源学报,2021,22(5):1334-1347.
[15]樊庆琦,黄承彦,解树斌,等. 缺铁胁迫对小麦苗期叶绿素含量的影响及SPAD值的GWAS分析[J]. 山东农业科学,2018,50(8):12-18.
[16]吴进东,李金才,魏凤珍,等. 花后渍水高温交互效应对冬小麦旗叶光合特性及产量的影响[J]. 作物学报,2012,38(6):1071-1079.
[17]王孟昌,侯君佑,盖盼盼,等. 花后渍水对小麦根系抗氧化酶活性、旗叶光合特性及产量的影响[J]. 安徽农业大学学报,2023,50(1):8-15.
[18]Ding F G,Tong J Y,Xu R,et al. Identification of stable quantitative trait loci underlying waterlogging tolerance post-anthesis in common wheat (Triticum aestivum)[J]. The Crop Journal,2023,11(4):1163-1170.
[19]Pang Y L,Wang X Q,Zhao M,et al. Identification and validation of the genomic regions for waterlogging tolerance at germination stage in wheat[J]. Agronomy,2022,12(8):1848-1859.
[20]Xu L,Zhao C C,Pang J Y,et al. Genome-wide association study reveals quantitative trait loci for waterlogging-triggered adventitious roots and aerenchyma formation in common wheat[J]. Frontiers in Plant Science,2022,13:1066752.
[21]Tong C,Hill C B,Zhou G F,et al. Opportunities for improving waterlogging tolerance in cereal crops—physiological traits and genetic mechanisms[J]. Plants,2021,10(8):1560-1582.
[22]Stein N,Herren G,Keller B.A new DNA extraction method for high-throughput marker analysis in a large-genome species such as Triticum aestivum[J]. Plant Breeding,2001,120(4):354-356.
[23]Purcell S,Neale B,Todd-Brown K,et al. PLINK:a tool set for whole-genome association and population-based linkage analyses[J]. American Journal of Human Genetics,2007,81(3):559-575.
[24]Alexander D H,Novembre J,Lange K. Fast model-based estimation of ancestry in unrelated individuals[J]. Genome Research,2009,19(9):1655-1664.
[25]Wang J T,Chen Y,Shu G P,et al. Fast3VmrMLM:a fast algorithm that integrates genome-wide scanning with machine learning to accelerate gene mining and breeding by design for polygenic traits in large-scale GWAS datasets[J]. Plant Communications,2025,6(7):101385.
[26]Hafsi M,Mechmeche W,Bouamama L,et al. Flag leaf senescence,as evaluated by numerical image analysis,and its relationship with yield under drought in durum wheat[J]. Journal of Agronomy and Crop Science,2000,185(4):275-280.
[27]张志鹏,傅兆麟. 小麦叶片叶绿素含量与产量关系研究进展综述[J]. 安徽农学通报,2015,21(10):36-37,81.
[28]丁富功,卢奕霏,贾宝森,等. 孕穗期不同渍害时长对小麦生理特性及产量的影响[J]. 福建农业学报,2021,36(5):518-525.
[29]余桂红,宋桂成,张鹏,等. 十八个小麦品种(系)拔节期耐渍性的综合评价[J]. 浙江农业学报,2023,35(6):1235-1242.
[30]杨蕙,张志辉,马林,等. 施氮量对小麦叶绿素含量、农艺性状与产量的影响[J]. 中国农学通报,2025,41(30):1-7.
[31]李博文,李怀伟,王思齐,等. 灌溉方式对淮北平原小麦花后旗叶衰老和根系分布及产量的影响[J]. 核农学报,2025,39(11):2492-2501.
[32]杨婷婷,陈娟,Abdul Rehman,等. 灌浆期弱光对软质小麦旗叶抗氧化酶活性与叶绿素荧光特性的影响[J]. 西北农业学报,2025,34(9):1583-1597.
[33]李晓航,王映红,蒋志凯. 不同水氮供应模式对强筋小麦植株生长、品质及水、氮利用的影响[J]. 江苏农业学报,2025,41(9):1751-1760.
[34]宋桂成,周淼平,余桂红,等. 小麦乙烯转录因子TaERF2响应湿害胁迫的表达分析[J]. 核农学报,2022,36(5):876-884.
[35]郭恺琪. 小麦叶绿素性状QTL定位及候选基因挖掘[D]. 兰州:甘肃农业大学,2023.
[36]马博闻,李庆,蔡剑,等. 花前渍水锻炼调控花后小麦耐渍性的生理机制研究[J]. 作物学报,2022,48(1):151-164.
[37]吕晨旭. 多环境下小麦花后旗叶叶绿素含量相关性状的全基因组关联分析[D]. 太谷:山西农业大学,2024.
[38]晋秀娟,孙丽丽,赵锴,等. 小麦叶绿素酶基因家族的鉴定及其叶绿素降解过程中的功能预测[J]. 激光生物学报,2022,31(1):50-60.

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[10]吕艳伟,何文慧,陈雨鸥,等.盐胁迫对小麦幼苗光合色素含量和细胞膜的影响[J].江苏农业科学,2013,41(06):74.
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备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期:2026-01-29
基金项目:江苏省重点研发计划现代农业项目(编号:BE2022337);国家小麦产业技术体系建设专项(编号:CARS-03-57)。
作者简介:宋桂成(1983—),男,河南南阳人,博士,助理研究员,从事小麦抗逆、品质遗传育种研究。E-mail:schgui@163.com。
通信作者:何漪,博士,研究员,从事小麦赤霉病与遗传育种研究。E-mail:heyi_yihe@163.com。
更新日期/Last Update: 2026-05-05