バイオフェノタイプの形質は、生殖系集団内の複数の対立遺伝子によって付与される可能性がある

Bi-Phenotypic Trait May Be Conferred by Multiple Alleles in a Germplasm Population.

• Fangdong Liu
• Jianbo He
• Wubin Wang
• Guangnan Xing
• Junyi Gai

抄録

中国のダイズの遺伝資源プール（CSGP）は、毎年恒例の野生種（WA）、農民土地種（LR）、放流種（RC）の集団、および WA/LR/RC のエコリージョンサブ集団（エコリージョン IV/III/II/I）で構成されている。1,024株からなる代表的なサンプルを用いて，恥骨色(PC)と花色(FC)について調査した。WA(茶色のPCと主に紫色のFC)からLR、RCへと進化していく過程で、上記の野生型の特徴が変化した一方で、灰色のPCと白色のFCが出現し、その頻度が増加した。ゲノムSNPLDBマーカー36,952個、ハプロタイプ100,092個を用いて、単座モデルではχアソシエーション解析、多座モデルではRTM-GWAS法を用いて、マーカーとバイフェノタイプの形質との関連を検出した。複数のマーカーは個々のバイフェノタイプ形質と共関連しており、バイフェノタイプ形質であっても2つのハプロタイプではなく複数のハプロタイプを含むマーカーが最も有意であった。1つのマーカー/ロ-カス上では、各ハプロタイプは2色に対応しているが、単色のハプロタイプは11個のうち1個()を除いて1色である。主要な候補遺伝子は、集団シーケンスデータから同定された対立遺伝子とともにアノテーションされた。同様に、複数の対立遺伝子が同定され、それぞれが単色用の12個の対立遺伝子のうち3個（//）を除いて2色に対応している。LRとRCの主要なハプロタイプ/対立遺伝子は、WAのエコリージョンの亜集団にまで遡ることができ、WAとWAの遺伝子型は栽培大豆の亜集団に遺伝的に近いことから、エコリージョンIVとIIIのWAが栽培大豆の共通の祖先であると推測された。マーカーハプロタイプ/遺伝子アレルがバイフェノタイプの形質と正確に一致していないことは、従来のメンデル遺伝学に挑戦していることを示しており、今後の研究が必要であると考えられる。

The Chinese soybean germplasm pool (CSGP) comprises annual wild (WA), farmers' landrace (LR) and released cultivar (RC) populations, and ecoregion subpopulations in WA/LR/RC (ecoregion IV/III/II/I). A representative sample consisted of 1,024 accessions was studied for pubescence color (PC) and flower color (FC). In the evolution from WA (brown PC and mainly purple FC) to LR then to RC, with above wild characteristic changed, while gray PC, and white FC emerged and their frequency increased. Using 36,952 genomic SNPLDB markers with 100,092 haplotypes, the association between markers and bi-phenotypic traits was detected using χ association analysis under single locus model and RTM-GWAS procedure under multi-locus model, respectively. Multiple markers co-associated with individual bi-phenotypic trait with the most significant markers containing multiple rather than two haplotypes even for a bi-phenotypic trait. On a marker/locus, each haplotype corresponds to two colors, except one () out of 11 haplotypes for single color. The major candidate gene was annotated with its alleles identified from the population sequencing data. Similarly, multiple alleles identified and each corresponds to two colors except three (//) out of 12 alleles for single color. The major haplotypes/alleles in LR and RC were traced to WA ecoregion subpopulations, the WA and WA genotypes showed genetically more close to the cultivated subpopulations, therefore, WA from Ecoregion IV and III were inferred as the common ancestor for cultivated soybeans. The marker-haplotypes/gene-alleles not exactly coincided with the bi-phenotypic trait has challenged to the traditional Mendelian genetics, which was discussed and to be further studied.

Copyright © 2020 Liu, He, Wang, Xing and Gai.