تعیین جایگاه‌های ژنومی مرتبط با آرایش سیستم ریشه برنج با استفاده از متاآنالیز qtl

آرایش سیستم ریشه و صفات مرتبط با آن برای جذب رطوبت از خاک‌های عمیق اهمیت زیادی دارند. اطلاعات مربوط به qtlهای مرتبط با آرایش سیستم ریشه‌ای برنج از مقالات و پایگاه داده‌های مرتبط جمع‌آوری شدند. متاآنالیز در سطح کل ژنوم روی این qtlها با استفاده از داده‌های 28 مطالعه مستقل مکان‌یابی qtl در 38 جمعیت مختلف برنج انجام شد. از میان 312 ناحیه qtl که روی نقشه ژنتیکی مرجع قرار گرفتند، 84 و 228 ناحیه qtl به‌ترتیب در شرایط عادی رطوبتی و تنش خشکی شناسایی‌شده بودند. پس از انتقال‌qtl ها روی نقشه توافقی، متاآنالیز qtl با به کارگیری نرم‌افزار biomercator انجام شد. در مجموع تعداد 69 ناحیه mqtl معنی‌دار روی 12 کروموزوم برنج شناسایی شدند. نواحی mqtl شامل 5 تا 32 qtl اولیه و منعکس‌کننده qtlهای متعدد برای سه تا پنج صفت مرتبط با آرایش ریشه بودند. پس از بررسی فواصل اطمینان و تعداد qtlهای اولیه برای هر یک از نواحی mqtl، 23 ناحیه به‌عنوان مهم‌ترین نواحی mqtl گزینش و ژن‌های واقع در محدوده این mqtlها شناسایی شدند. از جمله ژن‌های کاندیدای دخیل در آرایش سیستم ریشه برنج که در نواحی mqtl قرار داشتند می‌توان به ژن‌هایی از خانواده‌های wrky، arf، iaa، expa، wox، hox، yucca، rhl و nac اشاره کرد. جایگاه 60 mqtl با موقعیت‌snpهای گزارش‌شده در مطالعات ارتباطی کل ژنوم (gwas) برای صفات ریختی ریشه در برنج همپوشانی داشتند. ژن‌های منتخب امیدبخش و نواحی mqtl می‌توانند برای مهندسی ژنتیک و به‌نژادی مبتنی بر mqtl با هدف بهبود پتانسیل عملکرد، پایداری و کارایی در محیط‌های مواجه با کم‌آبی در برنج مورد استفاده قرار گیرند.

Identification of genomic regions associated with root system architecture in rice using meta˗analysis of QTL

The root system architecture and the related traits are important factors for moisture uptake from deep soils. Information on QTLs controlling rice root system architecture was collected from the related papers and databases. A genomewide metaanalysis was conducted on the QTLs using data from 28 independent QTL mapping studies in 38 different rice populations. Among the 312 QTL regions that were mapped on the reference genetic map, 84 and 228 QTL regions were identified under normal moisture conditions and drought stress, respectively. After projection and displaying the QTLs on the reference consensus map, the metaQTL analysis was performed using BioMercator software version 4.2. A total of 69 significant MQTLs regions were detected on the 12 rice chromosomes. The identified metaQTL regions included 532 initial QTLs and reflecting multiple QTLs for 35 traits associated with root architecture. After evaluating the confidence intervals and the number of initial QTLs for each metaQTL region, 23 metaQTL regions were selected as the most important ones and the genes located in the MQTL regions were identified. WRKY, ARF, IAA, EXPA, WOX, HOX, YUCCA, RHL and NAC were among the important candidate genes involved in rice root system architecture, which were located in the MQTL regions. Interestingly, 60 MQTLs were colocated with SNP peak positions reported in rice genomewide association studies (GWAS) for root morphological traits. The promising candidate genes and MQTLs can be used for genetic engineering and MQTLassisted breeding of root traits to improve yield potential, stability and efficiency in water deficit environments for rice.