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  • 【豆科基因组】普通豆/菜豆/四季豆Common bean (Phaseolus vulgaris L.) 683个自然群体重测序2020NG

    一、来源

    Resequencing of 683 common bean genotypes identifies yield component trait associations across a north–south cline.
    January 2020 Nature Genetics 52(1):1-8. DOI:10.1038/s41588-019-0546-0

    单位:中国农科院作科所

    普通菜豆,也叫四季豆,是全球种植范围最广、栽培面积最大、食用人群最多的食用豆类,具有高蛋白、中淀粉、低脂肪、营养元素丰富等特点,是人类十分重要的植物蛋白质来源。

    主要结果:
    在对6500余份种质资源表型分析的基础上,筛选国内外683份普通菜豆种质资源核心样品开展了全基因组重测序,发掘480多万个SNP,构建出国际首张精细的普通菜豆单倍型图谱;采用GWAS对3年4环境下系统鉴定出了505个与产量、花期、籽粒特性、抗病性等主要农艺性状紧密相关的遗传位点。

    二、结果

    683份材料重测序

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    683 份菜豆多样性。
    a,普通豆种质的地理分布,在世界地图上用绿点表示。
    b, 中国地图上标出了普通豆的地理分布。黑色三角形,育种品系;灰点,地方品种;红星,
    田间和温室表型表型调查点。华北位于蓝线之上,华中位于蓝绿线之间,华南
    位于绿线下方。
    c,具有来自中国(三角形)和非中国(圆点)的基因型的种质的 PCA。安第斯(红色)
    和中美洲(蓝色)基因型组。安第斯组中的对照是LRK32(NY189)、DRK134(NY314)和DRK139(NY245);中美洲组的对照是 BAT93 (NY264)、G4485 (NY600) 和 G4495 (NY609)。
    d,全基因组 SNP构建NJ。红色(安第斯)和蓝色(中美洲)。
    a,b 的地图使用软件 ArcGIS 10.3

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    Control-FREEC (v.10.8)鉴定CNVs;
    所有被鉴定为CNVs的样本中,拷贝数大于2的位点鉴定为PAV。(原文:one locus was classified as a PAV while those with copy number values >2 across all samples were
    classified as CNVs.)

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    Circos图。
    最外圈:用不同颜色表示的 11 条染色体。
    第二个最外圈:普通豆基因组染色体的序列覆盖率。
    第二个最内圈:SNP 密度(基因和非基因
    序列分别为红色和橙色。
    最内圈:育种品系(蓝色)和地方品种(绿色)的 LD。

    地方种landraces和育种品系breeding lines的多样性

    部分内容在上图。
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    表型和基因-环境互作(G by E)

    有代表性的表型。
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    环境的变化。
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    通过Additive Mean Multiplicative Interaction (AMMI)的非参分析方法,评估G by E对每个表型的影响。
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    HA (Harbin), NY (Nanyang), BJ (Bijie) and HN (Hainan).
    绿色叉代表基因型;蓝色加号代表地点。

    对于大多数性状,多年的地点向量是分散的。 这些分析也表明中国最南端海南三亚冬季苗圃地,与其余省份不同,大陆夏季地点的矢量相关性更好。

    菜豆产量潜力相关的MTAs(显著关联位点)

    GAPIT,MLM模型+EMMAx/P3D(K+Q)
    image.png

    MTAs鉴定概要。
    a,14个数量性状的MTA分布。不同颜色的垂直线表示相关位点。
    性状:开花天数 (DF)、成熟天数 (DM)、单株籽粒产量 (GY)、每豆荚种子数 (SP)、豆荚高度 (PDH)、豆荚长度 (PL)、豆荚宽度
    (PW)、百粒重(GW)、种子高度(SH)、种子长度(SL)、种子宽度(SW)、株高(PH)、茎节数(SNN)和分枝数
    (BN)。
    b,与性状开花天数DF、单株产量GY和株高PH密切相关的位点在 chr 1的长臂上大约 5 Mb,在毕节(BIJ)、哈尔滨(HA)和海南(HN)都鉴定到。 红点表示最强的关联信号。 DF、PH 和 GY 的 SNP 位置分别为 45,557,688, 45,465,198 和 45,465,198 bp。
    c,百粒重的最强关联信号在 chr 2 (31,093,703 bp)。
    d,单倍型 A(SNP:A 等位基因,n = 36)和 B(SNP:G 等位基因,n = 591)的百粒重箱线图。
    x 轴显示代表的3 年(2014-2016)和四个地点(毕节、哈尔滨、海南和南阳)。每个环境的统计显著性
    双尾 t 检验。

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    炭疽病抗性在chr1上的遗传位点。
    a,炭疽病抗性的最强关联SNP (chr1, 50,344,952 bp) 用红点标记。
    b,最显著相关的 SNP可视化。黑色五边形代表候选
    基因,箭头表示相对方向。基因 I-IV代表来自普通豆的四个候选基因。
    c、不同抗性等级的单倍型 A(SNP:C 等位基因,n = 109)和 B(SNP:T 等位基因,n = 445)的频率分布。
    d,在安第斯 (AND) 或中美洲 (MA) 基因库的所有种质中最强 SNP 的等位基因频率分布。抗病
    (SNP,C)和感病(SNP,T)等位基因分别以蓝色和橙色显示。
    e、抗病基因型(R1-R11)和感病炭疽病基因型(S1和S2)材料的四个候选基因的相对表达。基因 I-IV 代表 Phvul.001G243500、Phvul.001G243600、Phvul.001G243700 和 Phvul.001G243800,分别为用蓝色、灰色、绿色和黄色。

    研究还是做的很细致的。想想为什么能发NG?

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