小麦FLA基因家族鉴定及粒重相关基因单倍型分析

摘要

类成束阿拉伯半乳糖蛋白(fasciclin-like arabinogalactan-protein, FLA)是一类高度糖基化的蛋白，广泛参与植物生长发育及抗逆境胁迫等途径，但其在小麦中的作用机制尚不清楚。为了解FLA在小麦中的分布及其生物学功能，利用生物信息学手段在全基因组水平鉴定了小麦FLA家族成员并对其进行了系统分析，利用RNA-Seq及qRT-PCR检测TaFLAs基因在不同组织和逆境胁迫中的表达模式，通过单倍型分析候选基因与粒重相关性状的关系。结果表明，在小麦中共鉴定到71个TaFLAs基因，分布在17条染色体上，依次命名为TaFLA1～TaFLA71。71个基因按照亲缘关系被聚类为8个亚族，同一亚族的不同成员间具有相似的基因结构和保守基序，推测其具有相似的功能。通过种内同线性分析，71个TaFLAs基因存在85个片段复制基因对，其中30对为基因间重复，55对为基因内重复；通过种间共线性分析，TaFLAs基因与二穗短柄草的BdFLAs亲缘关系较近。经RNA-Seq及qRT-PCR分析，TaFLAs在不同组织、非生物胁迫中普遍表达，其中TaFLA15、TaFLA34和TaFLA62在穗和籽粒中表达量较高，TaFLA5、TaFLA15、TaFLA34和TaFLA62在PEG 6000处理下上调表达，TaFLA5和TaFLA34在NaCl处理下上调表达。针对TaFLA62开发了SNP分子标记，通过结合地理时空分布进行关联分析，TaFLA62-HapⅡ是增加粒重的优异单倍型，且在小麦育种过程中受到正向选择。综合来看，小麦TaFLAs的基因结构相似，大多数能够响应逆境胁迫，其TaFLA62-HapⅡ单倍体型可用于小麦产量性状的改良。

关键词

小麦 / FLA基因家族 / 表达模式 / 单倍型分析 / SNP标记 / 千粒重

基金资助

甘肃省农业农村厅种业攻关项目(GYGG-2024-2); 甘肃省科技重大专项(22ZD6NA009); 甘肃省科技厅基础研究创新群体项目(24JRRA633); 国家自然科学基金项目(32360518,32260520,32160487); 甘肃省高校科研创新平台重点培育项目(2024CXPT-01); 中央引导地方科技发展资金项目(23ZYQA0322); 甘肃省高等学校产业支撑计划项目(2022CYZC-44); 甘肃省教育厅青年博士支持项目(2024QB-062); 省部共建干旱生境作物学国家重点实验室开放基金项目(GSCS-2023-07); 甘肃农业大学博士科研启动项目(GAU-KYQD-2020-6); 甘肃省教育厅2025年研究生创新之星项目(2025CXZX-853)