基于分型测序技术的籽粒高粱穗型相关性状QTL的全基因组关联分析

Represented by MOUTAI liquor，wine industry is the importantly traditional and Special advantage industries in Guizhou Province. Owing to narrowly genetic background of glutinous sorghum germplasm for the Moutai-flavour liquor, main varieties of degradation, as well as lack of new varieties with good-quality and high-yield, some studies will be performed in our project. Firstly, in order to investigate genetic diversity and population structure, genotyping-by-sequencing（GBS）technology base on next-generation sequencing(NGS) was carried out for genotyping of a wildly collection of grain sorghum from all over the country. Secondly, QTLs for the traits relative to yield will be surveyed using GWAS, such as panicle type, number of tillering and height et al. The significant correlation markers will be identified and validated using RILs obtained from crossing Hongyinzhi with HN16。Our results will speed up innovation of grain sorghum germplasm improvement, and will can better serve the development of wine industry in Guizhou province.

以国酒茅台为龙头的酿酒业是贵州省的传统支柱产业和特色优势产业，也是全省财政收入的重要来源之一。针对目前酱香型白酒用糯高粱育种中存在的种质资源遗传基础狭窄，主栽品种退化，以及符合酱香型白酒酿造工艺的优质高产新品种缺乏等问题，本项目拟采用高通量的分型测序技术（GBS），对来源于全国范围的籽粒高粱资源，开展全基因组的基因分型，调查籽粒高粱的遗传多样性和群体结构，并构建杂种优势群，为酒用糯高粱杂交育种提供理论依据；其次结合田间性状的调查，利用全基因组关联分析（GWAS），确定籽粒高粱中控制穗型相关性状的QTL，以及与它们显著关联的分子标记 。然后利用构建的重组自交系（RIL），通过竞争性等位基因特异性PCR（KASP）技术，对显著关联标记进行验证，并确定适合贵州酒用糯高粱标记辅助育种的紧密连锁的分子标记，改良创新酱香型白酒用糯高粱的种质资源，加快选育符合山地高效农业生产的高产品种。

本项目利用全基因组重测序技术，对来源于全国范围的籽粒高粱种质资源，开展基因分型，调查中国籽粒高粱的遗传多样性和群体结构，并构建杂种优势群。结合田间农艺性状的调查，通过全基因组关联分析，确定籽粒高粱中控制穗型相关性状的QTL，以及与它们显著关联的分子标记。我们得到的实验结果如下：.1).以257份中国粒用高粱种质资源为实验材料，采用相关性分析、主成分分析和聚类分析的方法评估了18个主要农艺性状的遗传变异。聚类分析将高粱种质资源划分为3个类群。大部分粒用高粱资源均表现出比较明显的地域性和丰富的遗传多样性，部分资源可用于酒用糯高粱遗传改良。.2).对来源清晰的251份中国粒用高粱开展全基因组重测序，获得了高质量的SNP位点4,858,794个，通过群体结构、主成分和系统进化树分析，我们发现中国籽粒高粱存在明显的南北分化，其中南方高粱包含两个明显的亚群，一个由川黔赤水河流域酒用高粱组成，另一个由其它南方高粱组成。.3).结合多年多点的穗部性状表型数据和重测序数据，全基因组关联分析共检测到13个与穗长、穗节数、一级枝梗数、最长一级枝梗和穗型等性状显著关联的SNP标记，分别位于高粱基因组的10条染色体上。