Blueberry Breeding and Genomics Lab, Horticultural Sciences Department, University of Florida, Gainesville, FL 32611, USA; 

 

Environmental Horticulture Department, Plant Innovation Center, University of Florida, Gainesville, FL 32611, USA; 

 

Department of Horticulture, University of Michigan, Michigan State University, East Lansing, MI 48824, USA

 

New Phytologist (2020) 226: 1725–1737

 

doi: 10.1111/nph.16459

 

在本研究中，采用靶向基因分型方法和揮發(fā)性提取，通過(guò)GC-MS對藍莓育種群體的1438個(gè)個(gè)體進(jìn)行了分析。全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）闡明了揮發(fā)性有機物的遺傳結構，預測模型表明，我們可以通過(guò)基因組選擇和標記輔助選擇準確地預測揮發(fā)性有機物。最后，利用以往的感官小組対藍莓的評分據集來(lái)評估揮發(fā)物如何影響消費者的偏好，從而最終幫助育種者以更便宜和更快的速度開(kāi)發(fā)更美味的品種。

 

對886個(gè)藍莓個(gè)體中17種揮發(fā)性有機化合物的分類(lèi)和匯總統計
 

表中，MVA表示甲基戊酸，MEP表示甲基赤蘚糖醇磷酸酯；平均值和標準偏差（SD）值表示為ng g-1；揮發(fā)性物質(zhì)分為五類(lèi)：醛類(lèi)、醇類(lèi)、甲基酮類(lèi)、單萜類(lèi)和苯類(lèi)；香氣描述詞檢索自Du & Rouseff（2014）。

 

研究中檢測到的揮發(fā)物生物合成途徑示意圖
 

揮發(fā)物的未特征通路用問(wèn)號(?)表示。不同的顏色表示不同的代謝途徑。三個(gè)箭頭表示有多個(gè)步驟。通路上的彩色星號表示在重要基因組區域檢測到的候選基因的潛在酶促作用。在全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)分析中具有顯著(zhù)關(guān)聯(lián)的染色體在每個(gè)揮發(fā)性有機化合物前面用彩色的圓圈表示。

 

芳樟醇和桉葉醇揮發(fā)物的重要關(guān)聯(lián)和候選基因
 

(a)顯示在全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)中每個(gè)單核苷酸多態(tài)性(SNP)關(guān)聯(lián)的重要性的曼哈頓圖。水平的紅線(xiàn)表示Bonferroni顯著(zhù)性閾值。(b)含有生物合成酶編碼基因的基因組區域(藍色和紅色箭頭)和最近的顯著(zhù)單核苷酸多態(tài)性(SNPs;黃色的三角形)。LIS/TPS，芳樟醇合成酶/ α -萜烯醇合成酶。雙條表示比例失調。(c)沿高亮基因組區顯著(zhù)snp之間的成對連鎖不平衡(LD(r2))。

 

遺傳可能性的估計
 

h2,基于遺傳的能力；h2snp，用分子標記計算基因組遺傳力；PVE，用遺傳術(shù)語(yǔ)解釋的表型變異的比例；BSLMM，貝葉斯稀疏線(xiàn)性混合模型，h2snp的貝葉斯版本，但假設單核苷酸多態(tài)性(SNP)效應采樣自點(diǎn)正態(tài)分布。在BSLMM中，遺傳項被劃分為:PVE是由多基因項解釋的表型變異的比例，PGE是由具有非零效應的snp解釋的PVE的比例。

 

表型的預測
 

(a)對兩個(gè)藍莓群體的主成分分析（PCA）：POP1代表了用于全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）分析的原始886個(gè)個(gè)體，而POP2是一組用于基因組預測的552個(gè)新個(gè)體。(b)使用不同方法的四種預測場(chǎng)景：基因組選擇（GS）（所有標記同時(shí)建模為隨機效應和在POP1和種群間測量的預測能力）；先GS 后 GWAS（GWAS命中建模為GS模型的固定效應，并在種群間進(jìn)行交叉驗證）；和標記輔助選擇（MAS；只有GWAS命中在回歸模型中的固定效應和在種群中執行的交叉驗證）。(c)對四種預測場(chǎng)景中揮發(fā)性?xún)热莸念A測能力。

 

感官分析
 

Pearson的五種感官得分和生化化合物之間的相關(guān)性；(b)比較藍莓“Kestrel”和“Windsor”品種，證明了糖酸比對喜好率的重要性。比較“Kestrel”和“Snowchaser”，這兩個(gè)品種的可溶性固體含量相似，可滴定酸度（TA）相似，但揮發(fā)性有機成分和喜好感知不同。