【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

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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

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​​

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.）

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。

表型和基因-环境互作（G by E)

有代表性的表型。

环境的变化。

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。

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）

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。

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？

作者：Bioinfarmer，请关注同名微信公众号：Bioinfarmer。