南方农业学报

作者：刘杰, 余育林, 王易双, 崔妮妮, 余海兵, 程昕昕,

关键词：超甜玉米, 发芽率, 全基因组关联分析, 候选基因, 低温胁迫,

【目的】揭示低温胁迫下超甜玉米种子发芽性状的遗传特性，挖掘与其显著关联的单核苷酸多态性位点（SNP）并筛选关键基因，为探究超甜玉米种子萌发遗传机制及选育高萌发率的超甜玉米品种提供参考依据。【方法】以100个超甜玉米自交系为研究对象，分析低温胁迫下种子发芽率表型性状。利用玉米56K基因芯片对超甜玉米种子低温发芽率进行全基因组关联分析（GWAS），定位低温胁迫下调控种子发芽率主要SNP位点，结合MaizeGDB数据库提取上、下游200 kb区间中的候选基因，对候选基因进行GO功能注释及KEGG信号通路富集分析，并通过分析低温胁迫下甜玉米种子组织中候选基因平均表达量筛选出关键基因。【结果】低温胁迫下超甜玉米种子的发芽率为8%～52%，平均发芽率为20%，标准差为0.073，偏度为1.967，峰度为7.032，变异系数为35.7%。低温胁迫下共关联定位到6个与超甜玉米种子低温发芽率显著关联的SNPs位点，贡献率为22.9%～28.0%，其中贡献率最高是Affx-90570229位点。SNP位点中，Affx-90621601和Affx-91200146与相邻位点呈高度连锁状态，且T/T、C/C、A/A这3个优异等位变异均具有提高种子低温发芽率的特性。基于显著SNP位点，并结合MaizeGDB等数据库共得到103个与种子发芽率相关的候选基因，其中已成功注释的候选基因有21个，占比为20.4%，分别富集到24条GO功能条目中。21个候选基因共富集在12条信号通路中。基因表达差异分析筛选出液泡分选受体（GRMZM2G303631）、四三肽重复序列（TPR）样超家族蛋白（GRMZM2G071986）、HNH核酸内切酶结构域的蛋白（GRMZM2G074804）、MicroRNA(GRMZM2G122199)、微管蛋白折叠辅助因子D(GRMZM5G816015)5个调控低温胁迫下种子发芽率的关键基因，其中GRMZM2G303631基因的平均表达量最高，为165.72。【结论】关联定位到6个控制超甜玉米种子低温发芽率的显著SNPs位点，筛选到5个调控超甜玉米种子低温发芽率相关的关键基因，主要参与酶和蛋白质合成及信号传导等过程。

来源：2025年第5期

《南方农业学报》期刊编辑部

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