一作解读| 利用关联分析发掘小麦优异等位基因及其在重要品种的分布
关联分析已成为发掘植物数量性状基因的重要分析方法。我们以来自我国10余个省份的384个小麦重要品种（系）为材料，通过55K SNP芯片进行基因分型及这些材料基于5个不同生态区获得的15个环境的主要农艺性状数据进行关联分析，研究结果近日以Dissectionof Superior Alleles for Yield-Related Traits and Their Distribution in Important Cultivars of Wheat by Association Mapping为题发表（https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00175）。主要结果如下：
1、在关联分析的基础上，对2个环境以上表现显著位点进行等位变异表型效应分析，发现了45个（涉及31个SNP位点）环境稳定型优异等位变异。这些优异等位变异的表型值均在9个或以上环境达到显著水平（p=0.05）。相关分析表明，品种的性状表现与其具有的优异等位变异数密切相关，即品种含有的优异等位变异越多，其性状表现越优，其中千粒重r=0.971、p=0.029（Fig. 1），穗粒重r=0.988、p<0.0001，株高r=−0.941、p<0.0001。品种具有的优异等位变异数和产量也存在极显著正相关（r=0.799、p<0.0001）（Fig. 2）。这些结果表明通过优异基因聚合育种能够达到增加产量的目的。
Fig. 1 Phenotype values of cultivars with 0-3 superior alleles at three significant loci for TKW
2、一些SNP位点优异等位变异在小麦育成品种的分布频率仍较低，品种选育可以进一步加强这些位点的选择效率。例如，95152512-5D和AX-111132985-2D位点降低株高等位变异在供试材料的比例均低于20%；AX-110982403-2D位点穗粒数优异等位变异，AX-110627624-1D、AX-110967909-7D、AX-110589268-3A和AX-111541781-5B小穗数优异等位变异在供试材料的比例均低于40%（Fig. 3）。
3、11个SNP为多效性位点。例如，AX-111600193-4A的等位变异AA同时具有提高千粒重、穗粒重和降低株高作用，AX-110967909-7D的等位变异TT同时具有增加小穗数和穗粒重作用，AX-109860828-5B的等位变异AA在千粒重和株高性状上同时表现正效应。比较也发现，在单株有效穗数性状上表现正效应的等位变异一般都不同程度的和其他性状呈负相关，这也和农艺性状的相关分析结果一致。
4、研究也对18个小麦骨干亲本和15个大面积种植品种（年最大种植面积超过1000万亩）进行了比较分析。从产量来看，尽管大面积种植品种和骨干亲本差异不显著，但前者略高于后者，表明大面积品种比骨干亲本具有更好的环境适应性，这是其能够广泛种植的主要原因。从不同性状来看，大面积品种具有较高的千粒重、穗粒重和较低的株高，这种大籽粒性状在育种早期可能更受种植者的偏爱，这可能也在一定程度上促进了其推广种植（这一点纯属作者猜想）。骨干亲本在小穗数、穗粒数和单株有效穗数上优于大面积品种。
进一步分析优异等位变异在二者的分布，发现骨干亲本和大面积品种具有的优异等位变异数与其性状表现一致。例如，对于千粒重，3个优异等位变异（AX-111600193-4A、AX-109860828-5B和AX-108838800-7D）在大面积品种的比例分别达到了93.3%、66.7%和73.3%，高于骨干亲本（50.0%、38.9%和44.4%）。而骨干亲本在小穗数、穗粒数和单株有效穗数具有的优异等位变异比例高于大面积品种（Fig. 4和Fig. 5）。
河南科技学院李小军副教授、茹振钢教授和中国农业科学院作物科学研究所李立会研究员为文章通信作者，研究得到国家自然基金等项目资助。