Ανίχνευση QTL και εξόρυξη αλληλόμορφων ελίτ για τα χαρακτηριστικά του στίγματος στο Oryza sativa από το Association Mapping

• ¹ State Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhance, College of Agriculture, Nanjing Agricultural University, Nanjing, Κίνα
• ² Ινστιτούτο Έρευνας Ρυζιού, Chongqing Academy of Agricultural Sciences, Chongqing, Κίνα

Τα χαρακτηριστικά του στίγματος είναι πολύ σημαντικά για την παραγωγή υβριδικών σπόρων στην Oryza sativa, η οποία είναι μια αυτογονιμοποιούμενη καλλιέργεια. Ωστόσο, ο γενετικός μηχανισμός που ελέγχει τα χαρακτηριστικά είναι ελάχιστα κατανοητός. Σε αυτή τη μελέτη, διερευνήσαμε τα φαινοτυπικά δεδομένα 227 προσβολών σε διάστημα 2 ετών και αξιολογήσαμε τη γονοτυπική τους παραλλαγή με 249 δείκτες επανάληψης απλής ακολουθίας (SSR). Συνδυάζοντας φαινοτυπικά και γονοτυπικά δεδομένα, δημιουργήθηκε ένας χάρτης συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα (GWA). Βρέθηκαν μεγάλες φαινοτυπικές παραλλαγές στο μήκος του στίγματος (STL), στο μήκος του τμήματος σε σχήμα βούρτσας (SBPL) και στο μήκος του τμήματος που δεν έχει σχήμα βούρτσας (SNBPL). Εντοπίστηκαν σημαντικές θετικές συσχετίσεις μεταξύ των χαρακτηριστικών του στίγματος. Συνολικά, 2072 αλληλόμορφα ανιχνεύθηκαν μεταξύ 227 προσαρτήσεων, με μέσο όρο 8,3 αλληλόμορφα ανά τόπο SSR. Η χαρτογράφηση GWA εντόπισε 6 ποσοτικούς τόπους χαρακτηριστικών (QTL) για το STL, 2 QTL για το SBPL και 7 QTL για το SNBPL. Έντεκα, 5 και 12 ελίτ αλληλόμορφα βρέθηκαν για τα STL, SBPL και SNBPL, αντίστοιχα. Προβλέφθηκαν βέλτιστα διασταυρούμενα σχέδια για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών-στόχων. Η ανιχνευθείσα γενετική παραλλαγή στα χαρακτηριστικά του στίγματος και στα QTL παρέχει χρήσιμες πληροφορίες για την κλωνοποίηση υποψήφιων γονιδίων STL και την αναπαραγωγή ποικιλιών ρυζιού με μακρύτερα STL στο μέλλον.

Εισαγωγή

Το καλλιεργούμενο ασιατικό ρύζι (Oryza sativa L.) είναι ένα από τα παλαιότερα εξημερωμένα είδη καλλιέργειας στον κόσμο και τρέφει περισσότερο από το μισό του παγκόσμιου πληθυσμού. Αυτή η ευρέως διαδεδομένη χρησιμότητα αποδίδεται στο μεγάλο γεωγραφικό εύρος του O. sativa, το οποίο εκτείνεται από 43°S (Αυστραλία) έως 54°Β (Ποταμός Mo, Βόρεια Κίνα) και από 7°Α (Ιταλία) έως 117°Δ (Καλιφόρνια, ΗΠΑ). Δύο ομάδες γενετικά αποκλίνων υποειδών, το Oryza sativa subspecies indica και το Oryza sativa subspecies japonica (Caicedo et al., 2007; Kumagai et al., 2010), φυτεύονται σε μεγάλες εκτάσεις. Παρά τη συνεχιζόμενη συζήτηση σχετικά με την προέλευση(ες) της εξημερωμένης Oryza sativa (Kovach et al., 2007· Sang and Ge, 2007· Molina et al., 2011· Huang et al., 2012· Civáñ et al., 2015· Huang και Han, 2015), τόσο η indica όσο και η japonica εμφανίζουν αναμφίβολα μοναδικές οικολογικές κατανομές (Sang και Ge, 2007).

Στην Κίνα, το ρύζι καλλιεργείται σε 30 εκατομμύρια εκτάρια ετησίως, και μόνο η Ινδία αφιερώνει μεγαλύτερη έκταση στην παραγωγή ρυζιού. Η ετήσια παραγωγή ρυζιού στην Κίνα είναι 200,78 εκατομμύρια τόνοι, καθιστώντας την Κίνα τον μεγαλύτερο παραγωγό ρυζιού στον κόσμο (Xie and Hardy, 2014). Κάθε χρόνο, το υβριδικό ρύζι φυτεύεται έως και στο 50% της συνολικής έκτασης στην Κίνα που είναι αφιερωμένη στην παραγωγή ρυζιού. Η απόδοση των υβριδικών ποικιλιών ρυζιού είναι περίπου 20% (1 τόνος ανά εκτάριο) υψηλότερη από αυτή των συμβατικών ποικιλιών ρυζιού (Lu and Hong, 1999· Cheng et al., 2004). Παρά τις συνεχείς βελτιώσεις στις καλλιεργητικές τεχνικές για την παραγωγή σπόρων F1 τα τελευταία 10 χρόνια, η απόδοση της παραγωγής σπόρων υβριδικού ρυζιού παρέμεινε στάσιμη στους 2,5 τόνους ανά εκτάριο (Xie, 2009). Ένα χαμηλό ποσοστό προσβολής στίγματος είναι ο κύριος παράγοντας που περιορίζει περαιτέρω αυξήσεις στην παραγωγή σπόρων F1 στο ρύζι, επειδή είναι μια τυπική αυτογονιμοποιούμενη καλλιέργεια (Εικόνα 1). Για να αυξηθεί το ποσοστό της εμφάνισης στίγματος ρυζιού στο ρύζι, αρκετές μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει χαρτογράφηση QTL για να εξετάσουν τη γενετική παραλλαγή των χαρακτηριστικών του στίγματος (Virmani and Athwal, 1973, 1974; Kato and Namai, 1987a; Virmani, 1994; Yamamoto et al., 200 Uga et al., 2003a,b). Μέχρι σήμερα, 50 QTL που ελέγχουν το ποσοστό άσκησης στίγματος έχουν χαρτογραφηθεί και στα 12 χρωμοσώματα ρυζιού (Yamamoto et al., 2003; Uga et al., 2003a,b; Yu et al., 2006; Hu Miyata et al., 2007; et al., 2009· Yan et al., 2009· Li et al., 2014). Σαράντα από τα 50 QTL ανιχνεύθηκαν στους πληθυσμούς διαχωρισμού που προέρχονται από δύο γονείς και τα υπόλοιπα 10 εντοπίστηκαν στον φυσικό πληθυσμό. Ωστόσο, πολλές περιβαλλοντικές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένης της υψηλής υγρασίας, της ταχύτητας του ανέμου, της φυσικής διακοπής και των χαμηλών θερμοκρασιών κατά την περίοδο της ανθοφορίας, επηρεάζουν το ποσοστό εξάπλωσης του στίγματος (Beachell et al., 1938; Kato and Namai, 1987b), γεγονός που μπορεί να μειώσει την ακρίβεια της χαρτογράφησης QTL και περιπλέκουν περαιτέρω μελέτες. Επομένως, για να βελτιωθεί ο ρυθμός διασταύρωσης του μητρικού γονέα, το μήκος του στίγματος (STL) μπορεί να μετρηθεί πιο αξιόπιστα από την άσκηση στίγματος στην εξόρυξη ευνοϊκών αλληλόμορφων, επειδή το STL επηρεάζεται λιγότερο από εξωτερικές συνθήκες από το ποσοστό άσκησης στίγματος. γεγονός που μπορεί να μειώσει την ακρίβεια της χαρτογράφησης QTL και να περιπλέξει περαιτέρω μελέτες. Επομένως, για να βελτιωθεί ο ρυθμός διασταύρωσης του μητρικού γονέα, το μήκος του στίγματος (STL) μπορεί να μετρηθεί πιο αξιόπιστα από την άσκηση στίγματος στην εξόρυξη ευνοϊκών αλληλόμορφων, επειδή το STL επηρεάζεται λιγότερο από εξωτερικές συνθήκες από το ποσοστό άσκησης στίγματος. γεγονός που μπορεί να μειώσει την ακρίβεια της χαρτογράφησης QTL και να περιπλέξει περαιτέρω μελέτες. Επομένως, για να βελτιωθεί ο ρυθμός διασταύρωσης του μητρικού γονέα, το μήκος του στίγματος (STL) μπορεί να μετρηθεί πιο αξιόπιστα από την άσκηση στίγματος στην εξόρυξη ευνοϊκών αλληλόμορφων, επειδή το STL επηρεάζεται λιγότερο από εξωτερικές συνθήκες από το ποσοστό άσκησης στίγματος.

Σχήμα 1. Σκηνή παραγωγής υβριδικού σπόρου F 1 σε δύο διαφορετικά στάδια ανάπτυξης και ασκήσεων στίγματος μετά την παλιά και το λήμμα που περικλείεται σε ένα μόνο φυτό στο ρύζι . (Α) Σκηνή παραγωγής υβριδικών σπόρων F1 στο στάδιο της κλάσης. (Β) Σκηνή παραγωγής υβριδικού σπόρου F1 στο στάδιο πλήρωσης. (Γ) Άσκησε στίγματα (κεφαλές βελών) μετά την παλαιά και το λήμμα που περικλείεται.

Αρκετές μελέτες έχουν δείξει ότι το ποσοστό άσκησης στίγματος συσχετίζεται εξαιρετικά θετικά με το μήκος του στίγματος (Virmani and Athwal, 1973, 1974; Li and Chen, 1985; Kato and Namai, 1987a,b; Miyata et al., 2007). Από όσο γνωρίζουμε, έχουν ανιχνευθεί 23 QTL που ελέγχουν το μήκος του στίγματος και αυτά κατανέμονται σε όλα τα χρωμοσώματα με εξαίρεση τα χρωμοσώματα 8 και 11 (Uga et al., 2003a, 2010; Yan et al., 2009; Liu et al., 2015). Τα περισσότερα από αυτά τα QTL ταυτοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας διαχωριστικούς πληθυσμούς που προέρχονται από δύο γονείς. Ωστόσο, παρά τη διαθεσιμότητα αυτών των επιστημονικών πόρων, η χαρτογράφηση σύνδεσης περιορίζεται από το γεγονός ότι μόνο δύο αλληλόμορφα μπορούν να μελετηθούν σε κάθε δεδομένο τόπο σε διγονικές διασταυρώσεις αμιγών γραμμών.

Πρόσφατα, η χαρτογράφηση συσχέτισης που βασίζεται στην ανισορροπία σύνδεσης (LD) έχει εμφανιστεί ως μια δημοφιλής μέθοδος για τη χαρτογράφηση των θέσεων που είναι υπεύθυνες για φυσικές παραλλαγές, για την εξόρυξη φυσικής γονιδιωματικής ποικιλότητας και για τον εντοπισμό πολύτιμων γονιδίων (Zhu et al., 2008; Brachi et al., 2011· Weigel, 2012). Στο ρύζι, η χαρτογράφηση συσχέτισης έχει χρησιμοποιηθεί για την εκμετάλλευση εξαιρετικών αλληλόμορφων για πολλά χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένων των αγρονομικών χαρακτηριστικών (Garris et al., 2005; Agrama et al., 2007; Huang et al., 2010, 2011; Zhao et al., 2011; Li et al., 2012; Vanniarajan et al., 2012; Dang et al., 2015; Yang et al., 2015), χαρακτηριστικά σθένους σπόρων (Cui et al., 2013; Dang et al., 2014; Rebolledo et al. ., 2015) και τα διασταυρούμενα χαρακτηριστικά (Yan et al., 2009). Από όσο γνωρίζουμε, μόνο μία αναφορά (Yan et al., 2009) περιγράφει μια μελέτη που βασίζεται στη χαρτογράφηση συσχέτισης για το μήκος του στίγματος.

Οι στόχοι αυτής της μελέτης ήταν (1) να αξιολογηθεί η φαινοτυπική ποικιλομορφία των χαρακτηριστικών του στίγματος και η γενετική αρχιτεκτονική της συλλογής, (2) να αξιοποιηθούν τα ελίτ αλληλόμορφα υποκείμενα χαρακτηριστικά στίγματος και (3) να προβλεφθούν οι βέλτιστοι διασταυρούμενοι συνδυασμοί για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών του στίγματος.

Υλικά και μέθοδοι

Γερμπλάσμα

Συνολικά ελήφθησαν 227 προσχωρήσεις O. sativa από την Κίνα (154), το Βιετνάμ (57) και την Ιαπωνία (16). Οι λεπτομέρειες αυτών των προσχωρήσεων, συμπεριλαμβανομένης της προέλευσής τους και των αναγνωριστικών προσχώρησης, συνοψίζονται στον Πίνακα S1. Οι σπόροι όλων των συμμετοχών συλλέχθηκαν, αποθηκεύτηκαν και παρασχέθηκαν από το Κρατικό Εργαστήριο Γενετικής Καλλιεργειών και Ενίσχυση Γερμπλασμάτων στο Γεωπονικό Πανεπιστήμιο της Ναντζίνγκ.

Φύτευση χωραφιού και μέτρηση χαρακτηριστικών

Φυτά από τις 227 προσχωρήσεις καλλιεργήθηκαν στον ορυζώνα του Πειραματικού Σταθμού Jiangpu στο Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Nanjing στο Nanjing (32°07′N, 118°64′E), στην επαρχία Jiangsu, Κίνα, από τον Μάιο έως τον Οκτώβριο του 2013 και το 2014 Τα πειράματα πεδίου που πραγματοποιήθηκαν σε καθένα από τα δύο συνεχόμενα έτη αντιμετωπίστηκαν ως δύο ανεξάρτητα περιβάλλοντα. Οι δοκιμές πεδίου ακολούθησαν έναν πλήρως τυχαιοποιημένο σχεδιασμό μπλοκ με δύο επαναλήψεις ανά έτος. Κάθε οικόπεδο περιείχε πέντε σειρές, με οκτώ φυτά σε κάθε σειρά. Οι σειρές απέχουν μεταξύ τους 20 cm και κάθε φυτό τοποθετείται σε απόσταση 17 cm σύμφωνα με τις τυπικές πρακτικές αγρονομικής διαχείρισης.

Μετά την ωρίμανση του υπεριού, συλλέχθηκαν τυχαία 10 στάχυα από πέντε φυτά κάθε προσάρτησης πριν από το άνοιγμα της κόλλας (περίπου 10:00 π.μ.). Για κάθε σταχύλι, τα STL, SBPL και SNBPL (Εικόνα 2Α) του γόνιμου άνθους μετρήθηκαν με ένα μικρόμετρο χρησιμοποιώντας ένα στερεομικροσκόπιο (10 ×, MC50, Guangdong, Κίνα) και οι μέσες τιμές χρησίμευσαν ως μετρήσεις για τις προσθήκες.

Εικόνα 2. Μορφολογία του υπεριού και το στίγμα στο ρύζι . (Α) Ονόματα των τμημάτων ύπερου ρυζιού που ορίζονται σε αυτή τη μελέτη. (Β) Μορφολογία στίγματος του Lianjing 4hao, με την ελάχιστη τιμή STL μεταξύ 227 προσχωρήσεων. (Γ) Μορφολογία στίγματος του Nongxiang 21, με τη μέγιστη τιμή STL μεταξύ 227 προσχωρήσεων. (Δ) Μορφολογία στίγματος του Yuedao 23. (Ε) Μορφολογία στίγματος του Yuedao 34. Το STL του Yuedao 23 και του Yuedao 34 είναι ίσα. Για το Yuedao 23, το SBPL είναι μικρότερο από το SNBPL. Για το Yuedao 34, το SBPL είναι μεγαλύτερο από το SNBPL. Μπάρα ζυγαριάς, 1 mm.

Για να κατανοηθεί η σχέση μεταξύ των χαρακτηριστικών του στίγματος και του μήκους των κόκκων (GL), μετρήθηκαν οι πλήρως γεμάτοι κόκκοι. Κάθε χρόνο, πέντε κανονικά αναπτυγμένα φυτά από κάθε προσχώρηση συγκομίστηκαν από τη μέση κάθε αγροτεμαχίου στο στάδιο ωρίμανσης των κόκκων και ξηράνθηκαν υπό φυσικές συνθήκες για διερεύνηση GL. Δέκα τυχαία επιλεγμένοι κόκκοι (αφού αφαιρέθηκαν οι τέντες) από κάθε προσάρτηση παρατάχθηκαν κατά μήκος κατά μήκος ενός ηλεκτρονικού ψηφιακού διαβήτη Vernier (http://www.guanglu.com.cn) για τη μέτρηση του μήκους των κόκκων και των μέσων τιμών που σερβίρονται ως μετρήσεις για τις προσχωρήσεις.

SSR Marker Genotyping

Το γονιδιωματικό DNA εκχυλίστηκε από νεαρές και υγιείς λεπίδες φύλλων κάθε προσάρτησης περίπου 3 μήνες μετά τη βλάστηση χρησιμοποιώντας τις μεθόδους που περιγράφονται από τους Gross et al. (2009). Σύμφωνα με τον μοριακό χάρτη και τη βάση δεδομένων μικροδορυφόρου ρυζιού που δημοσιεύτηκε από τους Temnykh et al. (2000) και McCouch et al. (2002), επιλέχθηκαν 249 SSR διάσπαρτα σε 12 χρωμοσώματα. Οι εκκινητές SSR συντέθηκαν από την Shanghai Generay Biotech Co., Ltd. (Σαγκάη, Κίνα).

Κάθε αντίδραση PCR 10 μl περιείχε 10 mM Tris-HCl (pH 9,0), 50 mM KCl, 0,1% Triton X-100, 1,5 mM MgCl2, 0,5 nM dNTPs, 0,14 pM εμπρόσθιο εκκινητή, 0,14 pM εκκινητή, 0,14 pM reverse. πολυμεράση και 20 ng γονιδιωματικού DNA. Η ενίσχυση DNA πραγματοποιήθηκε με τη χρήση θερμικού κυκλωτή PTC-100™ Peltier (MJ Research™ Incorporated, USA) υπό τις ακόλουθες συνθήκες: (1) μετουσίωση στους 94°C για 5 λεπτά. (2) 34 κύκλοι μετουσίωσης στους 94°C για 0,5 λεπτό, ανόπτηση στους 55-61°C για 1 λεπτό και επέκταση στους 72°C για 1 λεπτό. και (3) μια τελική επέκταση στους 72°C για 10 λεπτά. Τα προϊόντα PCR διαχωρίστηκαν σε ένα πήκτωμα πολυακρυλαμιδίου 8% για 1 ώρα στα 150 V και οπτικοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας χρώση αργύρου. Ένα ζεύγος δεικτών SSR χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση ενός τόπου και κάθε πολυμορφική ζώνη στον ίδιο τόπο δείκτη στον πληθυσμό καταγράφηκε ως ένα αλληλόμορφο. Μετά τον έλεγχο των προϊόντων PAGE,

Γενετική Δομή Πληθυσμού

Οι γενετικές συστάδες στις 227 προσαρτήσεις αναγνωρίστηκαν χρησιμοποιώντας τη ΔΟΜΗ έκδοση 2.2 (Falush et al., 2007). Αυτή η ανάλυση πραγματοποιήθηκε πέντε φορές για κάθε αριθμό ομάδων (Κ) (από 2 έως 10) με τυχαία σημεία εκκίνησης. Ορίσαμε τη διάρκεια της περιόδου καύσης ίση με 50.000 επαναλήψεις και ορίσαμε μια σειρά 100.000 αντιγράφων Markov Chain Monte Carlo (MCMC) μετά την εγγραφή. Χρησιμοποιήθηκε μια μέση τιμή λογαριθμικής πιθανότητας για πέντε εκτελέσεις σε κάθε K. Εάν η μέση τιμή λογαριθμικής πιθανότητας συσχετίστηκε θετικά με την παράμετρο του μοντέλου K, δεν θα μπορούσε να προσδιοριστεί μια κατάλληλη τιμή για το K. Σε αυτή την περίπτωση, η βέλτιστη τιμή K προσδιορίστηκε μέσω μιας ad hoc στατιστικής, ΔK, με βάση τον ρυθμό μεταβολής στο [LnP(D)] μεταξύ διαδοχικών τιμών K (Evanno et al., 2005). Τα μη αναμεμιγμένα άτομα σε κάθε γενετική ομάδα προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας μια εκχώρηση μήτρας Q μεγαλύτερη από 0. 9. Πραγματοποιήθηκε ανάλυση κύριου συστατικού (PCA) χρησιμοποιώντας το πακέτο pcaMethods (Stacklies et al., 2007) του R.2.11.1 (R Development Core Team, 2011) για να εξεταστεί η δομή του πληθυσμού. Τα τρία πρώτα κύρια συστατικά (PC) αξιολογήθηκαν. Η γενετική απόσταση υπολογίστηκε με βάση 249 μοριακούς δείκτες χρησιμοποιώντας την απόσταση Nei (Nei et al., 1983) και η φυλογενετική ανακατασκευή πραγματοποιήθηκε με βάση τη μέθοδο γειτονικής σύνδεσης που εφαρμόστηκε στην έκδοση PowerMarker 3.25 (Liu and Muse, 2005). Το δέντρο που χρησιμοποιήθηκε για την οπτικοποίηση της φυλογενετικής κατανομής των ομάδων προέλευσης και προγόνων κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας το MEGA έκδοση 4.0 (Tamura et al., 2007). Τα αποτελέσματα από τις τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις στη συνέχεια συνοψίστηκαν και συγκρίθηκαν. 11.1 (R Development Core Team, 2011) για να εξετάσει τη δομή του πληθυσμού. Τα τρία πρώτα κύρια συστατικά (PC) αξιολογήθηκαν. Η γενετική απόσταση υπολογίστηκε με βάση 249 μοριακούς δείκτες χρησιμοποιώντας την απόσταση Nei (Nei et al., 1983) και η φυλογενετική ανακατασκευή πραγματοποιήθηκε με βάση τη μέθοδο γειτονικής σύνδεσης που εφαρμόστηκε στην έκδοση PowerMarker 3.25 (Liu and Muse, 2005). Το δέντρο που χρησιμοποιήθηκε για την οπτικοποίηση της φυλογενετικής κατανομής των ομάδων προέλευσης και προγόνων κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας το MEGA έκδοση 4.0 (Tamura et al., 2007). Τα αποτελέσματα από τις τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις στη συνέχεια συνοψίστηκαν και συγκρίθηκαν. 11.1 (R Development Core Team, 2011) για να εξετάσει τη δομή του πληθυσμού. Τα τρία πρώτα κύρια συστατικά (PC) αξιολογήθηκαν. Η γενετική απόσταση υπολογίστηκε με βάση 249 μοριακούς δείκτες χρησιμοποιώντας την απόσταση Nei (Nei et al., 1983) και η φυλογενετική ανακατασκευή πραγματοποιήθηκε με βάση τη μέθοδο γειτονικής σύνδεσης που εφαρμόστηκε στην έκδοση PowerMarker 3.25 (Liu and Muse, 2005). Το δέντρο που χρησιμοποιήθηκε για την οπτικοποίηση της φυλογενετικής κατανομής των ομάδων προέλευσης και προγόνων κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας το MEGA έκδοση 4.0 (Tamura et al., 2007). Τα αποτελέσματα από τις τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις στη συνέχεια συνοψίστηκαν και συγκρίθηκαν. Η απόσταση (Nei et al., 1983) και η φυλογενετική ανακατασκευή πραγματοποιήθηκε με βάση τη μέθοδο γειτονικής σύνδεσης που εφαρμόστηκε στην έκδοση 3.25 του PowerMarker (Liu and Muse, 2005). Το δέντρο που χρησιμοποιήθηκε για την οπτικοποίηση της φυλογενετικής κατανομής των ομάδων προέλευσης και προγόνων κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας το MEGA έκδοση 4.0 (Tamura et al., 2007). Τα αποτελέσματα από τις τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις στη συνέχεια συνοψίστηκαν και συγκρίθηκαν. Η απόσταση (Nei et al., 1983) και η φυλογενετική ανακατασκευή πραγματοποιήθηκε με βάση τη μέθοδο γειτονικής σύνδεσης που εφαρμόστηκε στην έκδοση 3.25 του PowerMarker (Liu and Muse, 2005). Το δέντρο που χρησιμοποιήθηκε για την οπτικοποίηση της φυλογενετικής κατανομής των ομάδων προέλευσης και προγόνων κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας το MEGA έκδοση 4.0 (Tamura et al., 2007). Τα αποτελέσματα από τις τρεις διαφορετικές προσεγγίσεις στη συνέχεια συνοψίστηκαν και συγκρίθηκαν.

Ανάλυση δεδομένων

Όλες οι βασικές στατιστικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας το πακέτο SAS (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). Η κληρονομικότητα ευρείας λογικής (HB2) υπολογίστηκε με βάση τον φυσικό πληθυσμό μέσω ανάλυσης διακύμανσης χρησιμοποιώντας τον τύπο HB2=σg2/(σg2 σe2/n), όπου σg2 είναι η γενετική διακύμανση, σe2 είναι η διακύμανση σφάλματος και n είναι ο αριθμός των επαναλήψεων.

Το πολυμορφικό περιεχόμενο πληροφοριών (PIC) χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση της πιθανότητας ότι δύο τυχαία επιλεγμένα αλληλόμορφα από έναν πληθυσμό ήταν διακριτά. Ο αριθμός των αλληλόμορφων ανά τόπο, η γονιδιακή ποικιλομορφία και οι τιμές PIC προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας PowerMarker έκδοση 3.25 (Liu and Muse, 2005).

Το μέσο τυποποιημένο μέγεθος μεμονωμένων αλληλόμορφων των SSR προσδιορίστηκε με τον υπολογισμό του μέσου τυποποιημένου μεγέθους 249 τόπων SSR σύμφωνα με τη μέθοδο που αναφέρεται από τους Vigouroux et al. (2003). Αυτή η τυποποίηση εξασφάλισε ότι κάθε τόπος συνεισέφερε εξίσου στο μέσο ατομικό μέγεθος του γονιδιώματος.

Ανισορροπία σύνδεσης

Η τιμή D’ (Farnir et al., 2000) υπολογίστηκε με το λογισμικό TASSEL 3.0 χρησιμοποιώντας 1000 μεταθέσεις και χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση του επιπέδου της ανισορροπίας σύνδεσης (LD) μεταξύ των τόπων (Bradbury et al., 2007). Πριν από την ανάλυση συσχέτισης, σπάνια αλληλόμορφα με συχνότητες αλληλόμορφων 5% ή λιγότερο αφαιρέθηκαν από το σύνολο δεδομένων. Σύμφωνα με το επίπεδο της LD και τη γενετική απόσταση μεταξύ των δεικτών με ενδοχρωμοσωμικούς συνδυασμούς, υπολογίστηκε η εξίσωση παλινδρόμησης της LD ως συνάρτηση των αλλαγών στη γενετική απόσταση μέσω ανάλυσης παλινδρόμησης. Σχεδιάστηκε ένα διάγραμμα διάσπασης LD για να παρατηρηθεί η σχέση μεταξύ LD και γενετικής απόστασης.

Χαρτογράφηση Συλλόγου

Μια ανάλυση Μικτού Γραμμικού Μοντέλου (MLM), η οποία μπορεί να μειώσει σημαντικά τους ψευδείς συσχετισμούς δείκτη-χαρακτηριστικών (λάθη τύπου Ι που δείχνουν ψευδώς θετικά) που προκύπτουν από τη δομή του πληθυσμού, πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το TASSEL 3.0 για τον υπολογισμό των συσχετίσεων μεταξύ χαρακτηριστικών και δεικτών (Bradbury et al. , 2007). Οι πίνακες Q και K χρησιμοποιήθηκαν ως συμμεταβλητές στην ανάλυση MLM. Ο πίνακας Q προσαρμόστηκε από τα αποτελέσματα της ανάλυσης που ελήφθησαν από τη Δομή 2.2. Ο πίνακας K (πίνακας συγγένειας) ελήφθη από τα αποτελέσματα της ανάλυσης συνάφειας χρησιμοποιώντας SPAGEDi (Hardy και Vekemans, 2002). Σύμφωνα με τη μέθοδο διόρθωσης που δημοσιεύτηκε από τους Benjamini και Hochberg (1995), ένα ποσοστό ψευδούς ανακάλυψης (FDR) 0,05 χρησιμοποιήθηκε ως όριο για σημαντικές συσχετίσεις. Με βάση τον εντοπισμένο τόπο συσχέτισης,

Φυλογεωγραφία

Για να ανιχνεύσουμε ένα φυλογεωγραφικό σήμα στο O. sativa, χωρίσαμε το εύρος κατανομής σε έξι περιοχές: Βιετνάμ (8°30′–23°22′N, 102°8′–109°24′E), Νότια Κίνα (20°45 ′–30°08′N, 97°31′–124°34′E), Ανατολική Κίνα (27°12′–35°20′N, 116°18′–123°00′E), Βόρεια Κίνα (31 °23′–42°37′N, 110°21′–119°45′E), Βορειοανατολική Κίνα (38°43′–53°33′N, 118°53′–135°05′E) και Ιαπωνία ( 30°38′–44°09′N, 130°49′–145°15′E). Αυτή η οριοθέτηση βασίστηκε στο γεωγραφικό πλάτος κάθε περιοχής. Πραγματοποιήσαμε ανάλυση μοριακής διακύμανσης ανά τόπο (AMOVA) (Weir and Cockerham, 1984) με βάση γενετικές ομάδες που οριοθετούνται με τη μέθοδο ομαδοποίησης Bayes στο πρόγραμμα Arlequin 3.5 (Excoffier and Lischer, 2010) για να επαληθεύσουμε στατιστικά τη γεωγραφική δομή χρησιμοποιώντας SSR και τυπικά δεδομένα συχνότητας πολλαπλών θέσεων.

Αποτελέσματα

Φαινοτυπικές παραλλαγές στο φύτρο του ρυζιού και συσχετίσεις μεταξύ χαρακτηριστικών

Υπολογίστηκε η μέση τιμή, η τυπική απόκλιση, η λοξότητα και η κύρτωση για τα χαρακτηριστικά στίγματος που μετρήθηκαν σε 227 ποικιλίες ρυζιού (Πίνακας 1). Βρέθηκε μια σημαντικά θετική συσχέτιση μεταξύ των χαρακτηριστικών του στίγματος το 2013 και το 2014 (Εικόνα S1). Τα υλικά που παρουσιάζουν τις ελάχιστες και μέγιστες τιμές φαίνονται στα Σχήματα 2B,C. Τα στίγματα εμφάνισαν μακρύτερα SNBPL και μικρότερα SBPL σε ορισμένες προσαρτήσεις (Εικόνα 2D) και αυτές οι τάσεις αντιστράφηκαν σε άλλες προσαρτήσεις (Εικόνα 2Ε). Οι μέσες τιμές STL, SBPL και SNBPL 227 προσχωρήσεων κατά τη διάρκεια των 2 ετών ήταν 1,8 mm, 1,1 mm και 0,7 mm, αντίστοιχα. Τα φαινοτυπικά δεδομένα για το STL, το SBPL και το SNBPL στον πληθυσμό που μελετήθηκε ακολούθησαν κανονικές κατανομές (Πίνακας 1). Ο Πίνακας 1 δείχνει επίσης ότι η μέση SBPL ήταν μεγαλύτερη από τη μέση SNBPL. Οι ευρείας έννοιας τιμές κληρονομικότητας για το STL, SBPL, και τα χαρακτηριστικά SNBPL κατά μέσο όρο για 2 χρόνια ήταν 93,8, 92,8 και 88,6%, αντίστοιχα. Επιπλέον, τα τρία χαρακτηριστικά στίγματος εμφάνισαν σημαντικές θετικές συσχετίσεις. Οι συντελεστές συσχέτισης μεταξύ του STL και του SBPL, του STL και του SNBPL και του SBPL και του SNBPL ήταν 0,803, 0,787 και 0,264, αντίστοιχα (Πίνακας 2).

Πίνακας 1. Φαινοτυπικά χαρακτηριστικά για τα χαρακτηριστικά μήκους στίγματος και μήκους κόκκου σε 227 προσαρτήσεις ρυζιού σε διάστημα 2 ετών .

Πίνακας 2. Γενική γραμμική ανάλυση συσχέτισης για τα χαρακτηριστικά μήκους στίγματος και μήκους κόκκου .

Η υψηλότερη μέση τιμή GL για 2 χρόνια ήταν 12,8 mm, η χαμηλότερη μέση τιμή GL για 2 χρόνια ήταν 6,5 mm και παρατηρήθηκε λοξή κατανομή με βάση τα στατιστικά στοιχεία λοξότητας και κύρτωσης (Πίνακας 1). Η τιμή της ευρείας έννοιας κληρονομικότητας κατά μέσο όρο για 2 χρόνια ήταν 98,3%. Οι συντελεστές συσχέτισης μεταξύ του GL και του STL, του GL και του SBPL και του GL και του SNBPL ήταν 0,710, 0,477 και 0,654, αντίστοιχα (Πίνακας 2).

Γενετική παραλλαγή στο φύτρο του ρυζιού

Μια ανάλυση δείκτη των 227 προσαρτήσεων χρησιμοποιώντας 249 μοριακούς δείκτες SSR οδήγησε στην ανίχνευση 2072 αλληλόμορφων. Οι αριθμοί των αλληλόμορφων κυμαίνονταν από δύο (στον τόπο RM7163_Chr11) έως το 18 (RM162_Chr6), με μέσο όρο 8,32 αλληλόμορφα ανά θέση (Πίνακας S2). Η γενετική ποικιλότητα ήταν κατά μέσο όρο 0,699 και κυμαινόταν από 0,083 (RM7163_Chr11) έως 0,894 (RM162_Chr6) (Πίνακας S2). Το PIC είχε μέση τιμή 0,668, κυμαινόταν από 0,050 (RM7163_Chr11) έως 0,885 (RM162_Chr6) και κατανεμήθηκε κυρίως μεταξύ 0,509 και 0,809 (Πίνακας S2). Συνολικά 210 δείκτες (84%) ήταν άκρως ενημερωτικοί (PIC gt; 0,5), 27 (11%) ήταν μέτριας πληροφόρησης (0,5 gt; PIC gt; 0,25) και 12 (5%) ήταν ελαφρώς ενημερωτικοί (PIC lt; 0,25).

Πληθυσμιακή Δομή

Οι υψηλότερες τιμές δέλτα Κ από την ανάλυση ΔΟΜΗ ελήφθησαν για οκτώ ομάδες (Εικόνα S2). Τα δεδομένα δομής πληθυσμού που βασίζονται στον πίνακα Q για κάθε προσχώρηση συνοψίζονται στον Πίνακα S1 και οι 227 προσχωρήσεις θα μπορούσαν να χωριστούν σε οκτώ υποπληθυσμούς, δηλαδή. Ομάδα 1 έως Ομάδα 8 και μια μικτή ομάδα (Εικόνα S3A). Η ομάδα 1 περιείχε 38 προσαρτήσεις, οι οποίες ήταν σύγχρονες βελτιωμένες ποικιλίες που ελήφθησαν κυρίως από την Ανατολική Κίνα. Η ομάδα 2 περιείχε 45 προσχωρήσεις, οι οποίες προέρχονταν κυρίως από το Βιετνάμ. Η ομάδα 3 περιελάμβανε 20 προσχωρήσεις, οι οποίες ελήφθησαν κυρίως από την Ιαπωνία. Η ομάδα 4 περιελάμβανε 32 προσχωρήσεις, οι οποίες αποτελούνταν από εγχώριες φυλές από την Ανατολική Κίνα. Η ομάδα 5 περιείχε 21 προσχωρήσεις, οι οποίες προέρχονταν κυρίως από τη Βόρεια Κίνα. Η ομάδα 6 περιείχε 25 προσχωρήσεις, οι οποίες προήλθαν κυρίως από τη Νότια Κίνα. Η ομάδα 7 περιελάμβανε 30 προσχωρήσεις, που ήταν κυρίως από τη βορειοανατολική Κίνα. Η ομάδα 8 περιείχε μόνο τέσσερις προσχωρήσεις που ελήφθησαν από τη Βόρεια και τη Βορειοανατολική Κίνα. Η μικτή ομάδα περιείχε τις υπόλοιπες 12 προσαρτήσεις.

Παρόλο που το μη αναμεμιγμένο ατομικό σύμπλεγμα περιείχε μερικά αναμεμειγμένα άτομα, το δέντρο που συνδέει γείτονα έδειξε ότι καθεμία από τις οκτώ ομάδες αντιστοιχούσε σε έναν ξεχωριστό κλάδο στο δέντρο (Εικόνες S3B, S4). Αυτά τα αναμεμειγμένα άτομα έτειναν να είναι γενετικά παρόμοια με την ομάδα που αντιστοιχούσε στον κλάδο τους, αλλά εμφάνιζαν μια μικρή ποσότητα εισβολής από άλλες ομάδες.

Τα αποτελέσματα της PCA ήταν ουσιαστικά συνεπή με τα ευρήματα της ΔΟΜΗΣ. Οι οκτώ γενετικές ομάδες ήταν διακριτές στον χώρο των κύριων συστατικών των τριών μεγάλων υπολογιστών, ενώ ορισμένα άτομα εμφανίζονταν ανάμεικτα (Εικόνα S3C). Οι τρεις κύριοι υπολογιστές που προσδιορίστηκαν από το PCA εξηγούν το 31,8% (11,4, 10,3 και 10,1%) της συνολικής διακύμανσης.

Η ακόλουθη ανάλυση δεν περιέλαβε τις προσχωρήσεις στη μεικτή ομάδα ή στην ομάδα 8, επειδή η ομάδα 8 περιείχε μόνο τέσσερις προσχωρήσεις.

Κατευθυντική εξέλιξη με βάση τη γεωγραφία στο μήκος αλληλόμορφων υποπληθυσμών

Για να ελέγξουμε εάν το μέγεθος του μικροδορυφόρου παρουσίαζε κατευθυντική εξέλιξη στο ρύζι, συγκρίναμε τα μέσα μεγέθη αλληλόμορφων στις γεωγραφικά προερχόμενες ομάδες (Ομάδες 1-7). Το σχήμα 3 δείχνει το μέσο μεμονωμένο μέγεθος αλληλόμορφου μικροδορυφόρου για αυτές τις επτά ομάδες. Δεν εντοπίστηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των Ομάδων 1 και 4 (P gt; 0,05, t-test δύο ουρών), των ομάδων 2 και 6 (P gt; 0,05, t-test δύο ουρών) ή των ομάδων 3 και 5 (P gt; 0,05, t-test δύο ουρών), ενώ οι υπόλοιπες ομάδες εμφάνισαν σημαντικές διαφορές, με τιμές P μικρότερες από 0,001. Το μέσο μέγεθος μεμονωμένων αλληλόμορφων SSR στις υποομάδες από χαμηλά γεωγραφικά πλάτη (Ομάδες 2 και 6) ήταν 0,14, το οποίο είναι μεγαλύτερο από την τιμή που ελήφθη για υποομάδες από μεγάλα γεωγραφικά πλάτη (-0,04· Εικόνα 3). Αυτά τα δεδομένα υποδεικνύουν μείωση του μεγέθους του αλληλίου από νότο προς βορρά στις γεωγραφικά προερχόμενες ομάδες.

Σχήμα 3. Μέσο μέγεθος μεμονωμένου αλληλόμορφου μικροδορυφόρου για τις επτά υποομάδες (Ομάδες 1–7) . Παρουσιάζεται το τυπικό σφάλμα.

Ανισορροπία σύνδεσης

Συνολικά 18.120 από 30.876 ζεύγη, συμπεριλαμβανομένων τόσο των διαχρωμοσωμικών όσο και των ενδοχρωμοσωμικών συνδυασμών, έδειξαν σημαντική LD (με βάση το D′, P lt;0,05). Από αυτά τα 18.120 ζεύγη, τα 1530 ήταν ενδοχρωμοσωμικά ζεύγη τόπων SSR, που αντιστοιχεί σε ποσοστό 8,4%. Η έκταση της LD αξιολογήθηκε για καθεμία από τις επτά ομάδες (Πίνακας 3). Για το μέσο D′, η Ομάδα 1 έδειξε τη χαμηλότερη LD (0,399), ενώ η Ομάδα 5 παρουσίασε την υψηλότερη LD (0,468).

Πίνακας 3. Σύγκριση των τιμών D’ για ζεύγη SSR τόπους σε επτά υποπληθυσμούς .

Χρησιμοποιήσαμε την τιμή D’ που αντιστοιχεί στους ενδοχρωμοσωμικούς τόπους SSR και τη γενετική απόσταση σε κάθε υποπληθυσμό για να σχεδιάσουμε τον χάρτη εξασθένησης. Το Σχήμα 4 δείχνει ότι οι τιμές D’ μειώθηκαν καθώς αυξανόταν η γενετική απόσταση (cM). Μια ανάλυση παλινδρόμησης μεταξύ της τιμής D’ και της γενετικής απόστασης των ζευγών συνθετικών δεικτών αποκάλυψε ότι τα επτά γονιδιώματα υποπληθυσμού ταίριαζαν στην εξίσωση y = b lnx c. Οι ελάχιστες αποστάσεις διάσπασης της LD για τις Ομάδες 1, 2, 3, 4, 5, 6 και 7 ήταν 19,5 cm, 23,2 cm, 24,1 cm, 12,9 cm, 22,2 cm, 22,8 cm και 21,7 cm, αντίστοιχα. Έτσι, μεταξύ των επτά υποπληθυσμών, η Ομάδα 4 παρουσίασε την υψηλότερη ταχύτητα διάσπασης με τη μικρότερη απόσταση διάσπασης, ενώ η ομάδα 3 έδειξε τη χαμηλότερη ταχύτητα διάσπασης.

Σχήμα 4. Σχέση μεταξύ της τιμής D′ και της γενετικής απόστασης των ζευγών συνθετικών δεικτών σε υποπληθυσμούς .

Γενετική διαφοροποίηση μεταξύ υποπληθυσμών

Ο μέσος όρος FST μεταξύ των επτά υποπληθυσμών ήταν 0,672, με το FST για κάθε τόπο να κυμαίνεται από 0,197 για RM333_Chr 10 έως 0,984 για RM6361_Chr 2. Τα αποτελέσματα μιας σύγκρισης ανά ζεύγη που βασίζεται στις τιμές του FST μπορεί να ερμηνευθεί ως οι δύο τυποποιημένες αποστάσεις πληθυσμού υποπληθυσμούς. Οι κατά ζεύγη τιμές FST που ελήφθησαν στην παρούσα μελέτη κυμαίνονταν από 0,162 (μεταξύ των ομάδων 2 και 6) έως 0,832 (μεταξύ των ομάδων 2 και 7), με μέση τιμή 0,679 (Πίνακας 4). Τα αποτελέσματα AMOVA έδειξαν ότι το 67,88% της συνολικής γενετικής διαφοροποίησης εμφανίστηκε μεταξύ των υποπληθυσμών, ενώ το 32,12% εμφανίστηκε εντός των υποπληθυσμών (Πίνακας S3). Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν την ύπαρξη υψηλού βαθμού γενετικής διαφοροποίησης μεταξύ των επτά υποπληθυσμών.

Πίνακας 4. Εκτιμήσεις κατά ζεύγη του F ST με βάση 249 τόπους SSR μεταξύ των επτά υποπληθυσμών που βασίζονται σε μοντέλα .

Σημαντικοί τόποι συσχέτισης δεικτών-χαρακτηριστικών ανιχνεύθηκαν σε ολόκληρο τον πληθυσμό

Μια ανάλυση συσχέτισης δείκτη-χαρακτηριστικού βασισμένη σε ένα MLM αποκάλυψε ότι έξι δείκτες που βρίσκονται στα χρωμοσώματα 1, 2, 4 και 6 συσχετίστηκαν με το STL (Πίνακας 5). Η εξηγούμενη φαινοτυπική παραλλαγή (PVE) κυμαινόταν από 2,9 έως 12,5%. Το RM5753_Chr 6, το οποίο βρίσκεται στα 124,4 cm, είχε τις υψηλότερες τιμές PVE για το STL, συγκεκριμένα 12,5% το 2013 και 8,9% το 2014 (Πίνακας 5). Δύο δείκτες που κατανεμήθηκαν στα χρωμοσώματα 4 και 6 συσχετίστηκαν με το SBPL (Πίνακας 5) και από αυτούς, ο RM136_Chr 6 είχε τον υψηλότερο μέσο όρο PVE 6,5% για τα 2 χρόνια. Επτά δείκτες που κατανεμήθηκαν στα χρωμοσώματα 1, 2, 4, 6 και 11 συσχετίστηκαν με το SNBPL (Πίνακας 5) και οι τιμές PVE κυμαίνονταν από 3,1 έως 12,9%.

Πίνακας 5. Συσχετίσεις δείκτη-χαρακτηριστικού με τιμή P μικρότερη από 0,05, ισοδύναμη πιθανότητα λανθασμένης ανακάλυψης (FDR), αναλογία φαινοτυπικής διακύμανσης που εξηγείται (PVE), θέση δείκτη στο χρωμόσωμα που προέρχεται από 249 δείκτες και 211 προσαρτήσεις ρυζιού .

Δεκατρείς δείκτες που κατανεμήθηκαν στα χρωμοσώματα 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 10 και 11 συσχετίστηκαν με το GL (Πίνακας 5) και οι τιμές PVE κυμαίνονταν από 2,2 έως 22,9%. Το RM6327_Chr 11, το οποίο βρίσκεται στα 1,7 cm, είχε το μέγιστο PVE για το GL, συγκεκριμένα 21,8% το 2013 και 22,9% το 2014 (Πίνακας 5).

Χρησιμοποιώντας ολόκληρο το σύνολο των προσαρτήσεων, εντοπίσαμε 28 δείκτες που σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά του στίγματος και το μήκος των κόκκων, συμπεριλαμβανομένων έξι δεικτών που σχετίζονται με το STL, δύο που σχετίζονται με το SBPL, επτά που σχετίζονται με το SNBPL και 13 που σχετίζονται με το GL. Οι δεκαεννέα από τις 28 συσχετίσεις ήταν σε περιοχές όπου το QTL που σχετίζεται με το δεδομένο χαρακτηριστικό είχε εντοπιστεί από τους Redoña και Mackill (1998), Tan et al. (2000), Uga et al. (2003a), Aluko et al. (2004), Li et al. (2004), Agrama et al. (2007), Bai et al. (2010), Uga et al. (2010), Wang et al. (2011, 2012), Dang et al. (2015) (http://www.gramene.org/); αυτά τα QTL παρατίθενται στον Πίνακα S4. Εννέα τόποι που εντοπίστηκαν σε αυτή τη μελέτη, συμπεριλαμβανομένου ενός για το STL, ενός για το SBPL, τρεις για το SNBPL και τέσσερις για το GL, είναι νέοι (Πίνακας 5).

Ο δείκτης RM280 συσχετίστηκε με τα STL, SBPL και SNBPL. Πέντε δείκτες, π.χ., RM5389, RM450, RM7598, RM280 και RM5753, συσχετίστηκαν με το STL και το SNBPL. Τέσσερις δείκτες, συγκεκριμένα RM5389, RM450, RM7598 και RM280, συσχετίστηκαν με τα GL και STL και με τα GL και SNBPL. Δύο δείκτες, RM280 και RM136, συσχετίστηκαν με το GL και το SBPL (Πίνακας 5).

Ανακάλυψη Ελίτ Αλληλίων

Τα αλληλόμορφα με θετικά αποτελέσματα που εντοπίστηκαν σε αυτή τη μελέτη θεωρήθηκαν ελίτ αλληλόμορφα και για τα τέσσερα γνωρίσματα που μετρήθηκαν. Μια περίληψη των ελίτ αλληλόμορφων και των τυπικών υλικών φορέων τους φαίνεται στον Πίνακα S5. Ο συνολικός αριθμός των ελίτ αλληλόμορφων που ανιχνεύθηκαν σε ολόκληρο τον πληθυσμό για τα STL, SBPL και SNBPL ήταν 11, 5 και 12, αντίστοιχα. Το αλληλόμορφο RM450-135 bp έδειξε το μεγαλύτερο φαινοτυπικό αποτέλεσμα (0,235 mm) στο STL και η τυπική προσχώρηση φορέα του ήταν Yuedao 32. Το αλληλόμορφο RM136-200 bp έδειξε το μεγαλύτερο φαινοτυπικό αποτέλεσμα (0,111 mm) στο SBPL και το τυπικό του Η ένταξη του μεταφορέα ήταν η Yuexiangzhan. Το αλληλόμορφο RM450-135 bp έδειξε τη μεγαλύτερη φαινοτυπική του επίδραση (0,233 mm) στο SNBPL και η τυπική προσχώρηση φορέα του ήταν το Yuedao 32.

Συνολικά ανιχνεύθηκαν 30 ελίτ αλληλόμορφα για το GL. Το αλληλόμορφο RM136-200 bp άσκησε το μεγαλύτερο φαινοτυπικό αποτέλεσμα (1,612 mm) στο GL και η τυπική προσχώρηση φορέα του ήταν το Yuexiangzhan (Πίνακας S5).

Παρατηρήθηκαν συσχετίσεις μεταξύ των μετρούμενων χαρακτηριστικών και το STL συσχετίστηκε σημαντικά θετικά με το SBPL και το SNBPL. Επιπλέον, το GL συσχετίστηκε επίσης σημαντικά θετικά με τα STL, SBPL και SNBPL. Προσδιορίσαμε έναν δείκτη SSR που συσχετίστηκε με το STL και το SBPL και το αλληλόμορφο RM280-175 bp σε αυτόν τον τόπο δείκτη SSR αύξησε ταυτόχρονα τις τιμές φαινοτυπικής επίδρασης των STL και SBPL (Πίνακας 5 και Πίνακας S5). Προσδιορίσαμε πέντε δείκτες SSR που συσχετίζονται με το STL και το SNBPL και τα αλληλόμορφα RM5389-120, RM450-135, RM450-155, RM7598-115, RM280-175, RM5753-200053-205, και RM5753-205-205 αύξησε ταυτόχρονα τις τιμές φαινοτυπικής επίδρασης του STL και του SNBP (Πίνακας 5 και Πίνακας S5). Προσδιορίσαμε επίσης τέσσερις δείκτες SSR που συσχετίζονται με τα STL και GL και τα αλληλόμορφα RM5389-120, RM450-135, Τα RM450-155, RM7598-115 και RM280-175 bp σε αυτούς τους τόπους δείκτη αύξησαν ταυτόχρονα τις τιμές φαινοτυπικής επίδρασης των STL και GL (Πίνακας 5 και Πίνακας S5). Περαιτέρω εντοπίσαμε έναν δείκτη SSR που συσχετίστηκε με τα STL, SBPL, SNBPL και GL και το αλληλόμορφο RM280-175 bp σε αυτόν τον τόπο δείκτη αύξησε ταυτόχρονα τις τιμές φαινοτυπικής επίδρασης των STL, SBPL, SNBPL και GL (Πίνακας 5 και Πίνακας S5). Αυτά τα συν-σχετιζόμενα αλληλόμορφα έχουν το σωστό πρόσημο σε σχέση με τις συσχετίσεις χαρακτηριστικών και αυτά τα δεδομένα απεικονίζουν τη γενετική βάση των συσχετίσεων χαρακτηριστικών. και το αλληλόμορφο RM280-175 bp σε αυτόν τον τόπο δείκτη αύξησε ταυτόχρονα τις τιμές φαινοτυπικού αποτελέσματος των STL, SBPL, SNBPL και GL (Πίνακας 5 και Πίνακας S5). Αυτά τα συν-σχετιζόμενα αλληλόμορφα έχουν το σωστό πρόσημο σε σχέση με τις συσχετίσεις χαρακτηριστικών και αυτά τα δεδομένα απεικονίζουν τη γενετική βάση των συσχετίσεων χαρακτηριστικών. και το αλληλόμορφο RM280-175 bp σε αυτόν τον τόπο δείκτη αύξησε ταυτόχρονα τις τιμές φαινοτυπικού αποτελέσματος των STL, SBPL, SNBPL και GL (Πίνακας 5 και Πίνακας S5). Αυτά τα συν-σχετιζόμενα αλληλόμορφα έχουν το σωστό πρόσημο σε σχέση με τις συσχετίσεις χαρακτηριστικών και αυτά τα δεδομένα απεικονίζουν τη γενετική βάση των συσχετίσεων χαρακτηριστικών.

Βέλτιστα σχέδια σταυρού για τη βελτίωση των χαρακτηριστικών στόχων

Με βάση τον αριθμό των ελίτ αλληλόμορφων που θα μπορούσαν να αντικατασταθούν σε ένα μεμονωμένο φυτό και τις αναμενόμενες φαινοτυπικές επιδράσεις των ελίτ αλληλόμορφων που θα μπορούσαν να πυραμιδωθούν, προτείνονται οι πέντε κορυφαίοι διασταυρούμενοι συνδυασμοί για τη βελτίωση των STL, SBPL, SNBPL και GL (Πίνακας S6 ). Τα ελίτ αλληλόμορφα που μεταφέρονται από τους γονείς σε εξαιρετικές διασταυρώσεις και τα αντίστοιχα φαινοτυπικά αποτελέσματα παρατίθενται στον Πίνακα S7. Το Σχήμα S5 δείχνει τους εξαιρετικούς γονείς στην ανώτερη διασταύρωση για τα χαρακτηριστικά του στίγματος. Ορισμένες προσαρτήσεις βρέθηκαν επανειλημμένα σε αυτούς τους προτεινόμενους γονικούς συνδυασμούς (π.χ. το Yuedao 32 εμφανίστηκε τέσσερις φορές στους συνδυασμούς για το STL), υποδεικνύοντας ότι αυτές οι προσαρτήσεις διαθέτουν μοναδικά ελίτ αλληλόμορφα.

Συζήτηση

Και οι τρεις αναλύσεις, η ΔΟΜΗ, η PCA και η μέθοδος γειτονικής σύνδεσης, αποκάλυψαν το ίδιο μοτίβο οκτώ πολύ διακριτών γενετικών ομάδων στα δείγματα του O. sativa που ερευνήθηκαν (Εικόνα S3). Οι περισσότερες προσαρτήσεις αυτών των ομάδων ανήκαν ξεκάθαρα σε μοναδικές υποομάδες και οι δευτερεύουσες προσαρτήσεις ανήκαν σε μικτή υποομάδα (Πίνακας S1). Επιπλέον, η δομή του πληθυσμού παρατηρήθηκε ότι συνδέεται με τη γεωγραφική προέλευση, π.χ. οι προσχωρήσεις από το Βιετνάμ συγκεντρώθηκαν ουσιαστικά στην ομάδα 2 και οι προσχωρήσεις από τη βορειοανατολική Κίνα συγκεντρώθηκαν κυρίως στην ομάδα 7. Οι διακριτές γεωγραφικές προελεύσεις αντιστοιχούν στις διαφορές στην οικολογική περιβάλλοντα μπορεί να ήταν εν μέρει υπεύθυνα για τη γενετική διαφοροποίηση. Αυτά τα ευρήματα καταδεικνύουν ότι οι φυσικοί πληθυσμοί του O. sativa, το οποίο είναι αυτογονιμοποιούμενο είδος,

Δεν βρέθηκαν σημαντικές διαφορές μεταξύ της Ομάδας 1 και της Ομάδας 4, μεταξύ της Ομάδας 2 και της Ομάδας 6 ή μεταξύ της Ομάδας 3, της Ομάδας 5 και της Ομάδας 7 στα μέσα τυποποιημένα μεμονωμένα μεγέθη αλληλόμορφων SSR (Εικόνα 3). Τα μέσα τυποποιημένα μεμονωμένα μεγέθη αλληλόμορφων SSR στην Ομάδα 1 και την Ομάδα 4 (κυρίως από την Ανατολική Κίνα) είναι μικρότερο από αυτό στην Ομάδα 2 και την Ομάδα 6 (κυρίως από τη Νότια Κίνα), αλλά μεγαλύτερο από αυτό στην Ομάδα 3, Ομάδα 5 και Ομάδα 7 (κυρίως από τη Βόρεια Κίνα). Αυτό το αποτέλεσμα υποδεικνύει μια τάση για κατευθυντική εξέλιξη στα SSR κατά τη διάρκεια της βελτίωσης του Oryza sativa από χαμηλά (θερμότερο κλίμα) σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη (κρύο κλίμα).

Ο μέσος αριθμός αλληλόμορφων ανά τόπο ήταν 8,32 μεταξύ των 227 προσαρτήσεων, οι οποίες γονοτυποποιήθηκαν χρησιμοποιώντας 249 δείκτες (Πίνακας S2). Αυτός ο αριθμός αλληλόμορφων ανά τόπο ήταν υψηλότερος από τις τιμές που αναφέρθηκαν από τους Cho et al. (2000), Jain et al. (2004), Garris et al. (2005), Agrama et al. (2007), Jin et al. (2010) και Vanniarajan et al. (2012) αλλά χαμηλότερα από αυτά που αναφέρουν οι Thomson et al. (2007), Borba et al. (2009), Li et al. (2012) και Dang et al. (2014, 2015). Η μέση τιμή πολυμορφικού περιεχομένου πληροφοριών (PIC) που λήφθηκε σε αυτή τη μελέτη ήταν 0,668, η οποία είναι ίδια με αυτή που αναφέρθηκε από τους Thomson et al. (2007) και υψηλότερα από αυτά που ελήφθησαν σε όλες τις προηγουμένως δημοσιευμένες μελέτες πληθυσμών ρυζιού (Ordonez et al., 2010; Vanniarajan et al., 2012) με εξαίρεση αυτές που αναφέρθηκαν από τους Li et al. (2012), Dang et al. (2014, 2015) και οι Borba et al. (2009) (0,71, 0,71, και 0,75, αντίστοιχα). Το ευρύ φάσμα γενετικής ποικιλότητας που παρατηρείται σε αυτή τη μελέτη μεταξύ των προσχωρήσεων με ευρεία γεωγραφική προέλευση καθιστά το σύνολο των προσχωρήσεων που περιλαμβάνονται σε αυτή τη μελέτη μία από τις καλύτερες συλλογές για την εξόρυξη πολύτιμων γονιδίων στο ρύζι.

Οι μελέτες που πραγματοποιήθηκαν από τους Olsen et al. (2006), Mather et al. (2007) και Rakshit et al. (2007) χρησιμοποιώντας αλληλουχίες DNA έδειξαν ότι η LD διασπάται σε 1 cm ή λιγότερο στο ρύζι. Αντίθετα, άλλες μελέτες που χρησιμοποιούν δείκτες SSR, όπως αυτές που πραγματοποιήθηκαν από τους Agrama et al. (2007), Vanniarajan et al. (2012) και Dang et al. (2014, 2015), έδειξε ότι η LD διασπάται στα 20–30 cm, 20–30 cm, 10–80 cm και 10–30 cm, αντίστοιχα. Η ανάλυση των επιπέδων LD των Ομάδων 1 έως 7 σε αυτή τη μελέτη αποκάλυψε τιμές που ήταν παρόμοιες με αυτές που αναφέρθηκαν από τους Vanniarajan et al. (2012) και Dang et al. (2015). Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η έκταση της LD ποικίλλει ανάλογα με τη γονιδιωματική περιοχή (Mather et al., 2007), την προσχώρηση του ρυζιού (Agrama and Eizenga, 2008) και τον δείκτη. Επιπλέον, η Ομάδα 4 παρουσίασε την ταχύτερη ταχύτητα διάσπασης, ακολουθούμενη από την ομάδα 1 και τις ομάδες 2, 3, 5, 6, και 7 εμφάνισαν τις χαμηλότερες ταχύτητες διάσπασης σε αυτή τη μελέτη (Εικόνα 4). Η γρήγορη αποσύνθεση της LD της Ομάδας 4 αποδίδεται κυρίως στο υψηλό ποσοστό υπερσύγχρονων φυλών. Η παγκόσμια υψηλή LD στο καλλιεργούμενο ρύζι αποδίδεται κυρίως στην αυτοσυγκράτηση και στην έντονη συμφόρηση (Mather et al., 2007; Zhu et al., 2007).

Οι τιμές FST των μη αναμεμιγμένων ατόμων από τις επτά υποομάδες είναι εξαιρετικά υψηλές (0,672 κατά AMOVA) σε σύγκριση με αυτές που παρατηρούνται σε δείγματα μεγάλης κλίμακας άλλων ειδών, όπως το Oryza rufipogon (0,1, Huang et al., 2012), Arabidopsis thaliana (0,2, Long et al., 2013) και Setaria viridis (0,49, Huang et al., 2014), υποδεικνύοντας ουσιαστική διαφοροποίηση μεταξύ των υποομάδων και γονιδιωματική διαφοροποίηση μεταξύ των ειδών. Η υψηλή τιμή του FST για τις επτά υποομάδες στη μελέτη μας εντόπισε μεγάλες διαφορές μεταξύ των προσχωρήσεων (Πίνακας 4). Οι δείκτες με υψηλότερες τιμές FST είχαν τη μεγαλύτερη ισχύ ανάλυσης και παρήγαγαν πιο συνεπείς εκτιμήσεις γενετικής απόστασης, κάτι που συνάδει με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από μια ανάλυση ρυζιού που διεξήχθη από τους Agrama et al. (2007) και μια μελέτη ενός ανθρώπινου πληθυσμού που πραγματοποιήθηκε από τους Watkins et al. (2003).

Βρήκαμε επίσης ότι ο δείκτης RM7598_Chr2, ο οποίος συσχετίστηκε με το STL και το SNBPL, βρίσκεται στην περιοχή (20.044.821-35.072.135 bp) στην οποία εντοπίστηκε ένα QTL για την άσκηση στίγματος από τους Hu et al. (2009). Ο δείκτης RM280_Chr4, ο οποίος συσχετίστηκε με τα STL, SBPL και SNBPL, βρίσκεται στην περιοχή (17.689.612-26.137.600 bp) στην οποία εντοπίστηκε ένα QTL για την άσκηση στίγματος από τους Yamamoto et al. (2003). Αυτά τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν τη στενή σχέση μεταξύ των χαρακτηριστικών του στίγματος (STL, SBPL και SNBPL) και της άσκησης στίγματος.

Επιπλέον, ορισμένοι τόποι χαρτογραφήθηκαν κοντά στην ανάλυση γονιδίου, π.χ., το RM282 ήταν κοντά στο GL3 (Wang et al., 2012), υποδεικνύοντας ότι οι αναλύσεις συσχέτισης των προσαρτήσεων ρυζιού μπορούν να παρέχουν μια αποτελεσματική προσέγγιση για την ταυτοποίηση γονιδίων.

Η χρήση ολόκληρου του πληθυσμού για την εξόρυξη αλληλόμορφων ελίτ μπορεί να διατηρήσει την ακεραιότητα των πληροφοριών (Dang et al., 2015). Σε αυτή τη μελέτη, 11 ελίτ αλληλόμορφα για το STL εξορύσσονται στους έξι εντοπισμένους τόπους. Μεταξύ αυτών των αλληλόμορφων, το 18,2% μεταφέρθηκε από προσχωρήσεις που συλλέχθηκαν από τη βορειοανατολική Κίνα, το 27,3% μεταφέρθηκε από προσχωρήσεις από την Κεντρική Κίνα και το 54,5% μεταφέρθηκε από προσχωρήσεις από το Βιετνάμ. Ομοίως, ορισμένα μοναδικά ελίτ αλληλόμορφα για τα SBPL, SNBPL και GL εντοπίστηκαν σε διάφορες προσαρτήσεις. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι κατά τη διαδικασία της εξέλιξης του ρυζιού από τα νότια προς τα βόρεια γεωγραφικά πλάτη, η απώλεια ορισμένων αλληλόμορφων SSR πιθανότατα προκαλείται από τη συμφόρηση εξημέρωσης, ενώ άλλα διατηρήθηκαν ή εμφανίζονται για πρώτη φορά σε σύγχρονες ποικιλίες. Για παράδειγμα,

Για το χαρακτηριστικό STL, ο μέσος όρος κληρονομικότητας ευρείας έννοιας στα 2 χρόνια ήταν 93%. Μεταξύ των έξι δεικτών που σχετίζονται με SSR που ανιχνεύθηκαν για το STL, ο RM5753_Chr 6 παρουσίασε το μεγαλύτερο PVE (12,5% το 2013 και 8,9% το 2014). Από τα δύο ελίτ αλληλόμορφα που βρέθηκαν σε αυτόν τον τόπο δείκτη, το RM5753-200 bp παρουσίασε τη μεγαλύτερη τιμή φαινοτυπικού αποτελέσματος (0,162 mm). Αυτό το ελίτ αλληλόμορφο μεταφέρθηκε από 57 προσαρτήσεις και το Yuedao 32 ήταν το τυπικό υλικό φορέα. Έτσι, οι διασταυρώσεις που περιγράφονται στον Πίνακα S6 θα μπορούσαν να βελτιώσουν σημαντικά το STL.

Για το χαρακτηριστικό SBPL, ο μέσος όρος κληρονομικότητας ευρείας έννοιας στα 2 χρόνια ήταν 93%. Από τους δύο δείκτες που σχετίζονται με SSR που ανιχνεύθηκαν για το SBPL, ο RM136_Chr 6 είχε το μεγαλύτερο PVE (6,8% το 2013 και 6,1% το 2014). Μεταξύ των τεσσάρων ελίτ αλληλόμορφων που βρέθηκαν σε αυτόν τον τόπο δείκτη, το RM136-200 bp παρουσίασε τη μεγαλύτερη τιμή φαινοτυπικού αποτελέσματος (0,111 mm). Αυτό το ελίτ αλληλόμορφο μεταφέρθηκε από 16 προσαρτήσεις και το Yuexiangzhan ήταν το τυπικό υλικό φορέα. Έτσι, οι διασταυρώσεις που περιγράφονται στον Πίνακα S6 θα μπορούσαν να βελτιώσουν σημαντικά το SBPL.

Η κληρονομικότητα ευρείας έννοιας για το χαρακτηριστικό SNBPL κατά μέσο όρο για τα 2 χρόνια ήταν 89%, που είναι επίσης υψηλή. Μεταξύ των επτά δεικτών SSR που σχετίζονται με το SNBPL, ο RM6327_Chr 11 είχε τη μεγαλύτερη PVE (12,9% το 2013 και 8,1% το 2014) και δύο ελίτ αλληλόμορφα—RM6327-180 bp και RM6327-200 bp—βρέθηκαν σε αυτόν τον δείκτη. Έτσι, το SNBPL μπορεί να βελτιωθεί με τους σταυρούς που αναφέρονται στον Πίνακα S6.

Για το GL, ο μέσος όρος της κληρονομικότητας ευρείας έννοιας κατά τη διάρκεια των 2 ετών ήταν 98%, που είναι μια πολύ υψηλή τιμή. Έτσι, οι αναμενόμενες βελτιώσεις στο GL θα μπορούσαν να ληφθούν με επιλογή υποβοηθούμενη από δείκτη. Μεταξύ των 13 δεικτών που σχετίζονται με SSR που ανιχνεύθηκαν για το GL, ο RM6327_Chr 11 παρουσίασε το μεγαλύτερο PVE (21,8% το 2013 και 22,9% το 2014). Από τα δύο ελίτ αλληλόμορφα που βρέθηκαν σε αυτόν τον τόπο δείκτη, το RM6327-190 bp παρουσίασε τη μεγαλύτερη τιμή φαινοτυπικού αποτελέσματος (0,787 mm). Αυτό το ελίτ αλληλόμορφο μεταφέρθηκε από 19 προσαρτήσεις και το Yuexiangzhan ήταν το τυπικό υλικό φορέα. Έτσι, οι διασταυρώσεις που περιγράφονται στον Πίνακα S6 θα μπορούσαν να βελτιώσουν σημαντικά το GL. Επειδή το STL συσχετίστηκε θετικά με το GL, οι αυξήσεις στο GL θα βελτιώσουν επίσης το STL. Επιπλέον,

Εάν το χαρακτηριστικό στόχος πρέπει να βελτιωθεί περαιτέρω, τα καλύτερα ελίτ αλληλόμορφα θα μπορούσαν να πυραμιδωθούν σε μία ποικιλία μέσω διασταύρωσης πολλαπλών στρογγυλών. Για παράδειγμα, ανιχνεύθηκαν 11 ελίτ αλληλόμορφα για το STL και τα έξι καλύτερα ελίτ αλληλόμορφα θα μπορούσαν να πυραμιδωθούν ή να αντικατασταθούν από τον συνδυασμό των προσαρτήσεων Yuzhenxiang, Yuedao 32, Yuedao 100, Yuexiangzhan και Nongxiang 18 (Πίνακας S6).

Συνεισφορές Συγγραφέων

Η DH σχεδίασε και σχεδίασε την έρευνα. XD, QL, CB και YL. Πραγματοποίησε το πείραμα πεδίου. XD, EL, QL και CB. Διεξήγαγε το μοριακό πείραμα. ΧΔ και ΕΛ. Ανάλυσε τα δεδομένα. XD. Έγραψε το χειρόγραφο. και DH. Αναθεώρησε το χειρόγραφο. Όλοι οι συγγραφείς διάβασαν και ενέκριναν το χειρόγραφο.

Δήλωση Σύγκρουσης Συμφερόντων

Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι η έρευνα διεξήχθη απουσία εμπορικών ή οικονομικών σχέσεων που θα μπορούσαν να ερμηνευθούν ως πιθανή σύγκρουση συμφερόντων.

Ευχαριστίες

Η χρηματοδότηση παρασχέθηκε από επιχορήγηση από το εθνικό πρόγραμμα «863» της Κίνας (2010AA101301), επιχορήγηση από το Ταμείο Διδακτόρων του Υπουργείου Παιδείας (B0201300662) και επιχορήγηση από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας (31571743).

Συμπληρωματικό υλικό

Το συμπληρωματικό υλικό για αυτό το άρθρο βρίσκεται στο διαδίκτυο στη διεύθυνση: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2016.01188

Εικόνα S1. Συσχέτιση των χαρακτηριστικών του στίγματος μεταξύ 2013 και 2014 . Συνολικά 227 εισαγωγές ρυζιού καλλιεργήθηκαν στον ίδιο αγρό το 2013 και το 2014 καλλιεργητική περίοδο. (Α) Συσχέτιση STL μεταξύ 2013 και 2014. (Β) Συσχέτιση SBPL μεταξύ 2013 και 2014. (Γ) Συσχέτιση SNBPL μεταξύ 2013 και 2014. **Σημαντική συσχέτιση στο P lt; 0,01 (με δύο ουρές).

Εικόνα S2. Μεταβολές του μέσου όρου LnP (K) (A) και Δ K (B). (Α) Ένα γράφημα με μέσο LnP (K) στον άξονα Υ και αριθμό υποομάδων στον άξονα Χ. (Β) Γράφημα με ΔK στον άξονα Υ και αριθμό υποομάδων στον άξονα Χ.

Εικόνα S3. Πληθυσμιακή δομή 227 Oryza Sativa . (Α) αποτέλεσμα ΔΟΜΗ. Ο πίνακας είναι αποτέλεσμα K = 8 (αποτέλεσμα υψηλότερης πιθανότητας μεταξύ των επαναλήψεων). Κάθε προσχώρηση αντιπροσωπεύεται από μια κάθετη γραμμή. Οι έγχρωμες υποενότητες μέσα σε κάθε κάθετη γραμμή υποδεικνύουν τον συντελεστή ιδιότητας μέλους (Q) της προσχώρησης σε διαφορετικές ομάδες. Οι υποπληθυσμοί που προσδιορίστηκαν είναι η Ομάδα 1 (κόκκινο χρώμα), η Ομάδα 2 (πράσινο χρώμα), η Ομάδα 3 (μπλε χρώμα), η Ομάδα 4 (κίτρινο χρώμα), η Ομάδα 5 (μωβ χρώμα), η Ομάδα 6 (ανοιχτό μπλε χρώμα), η Ομάδα 7 (καφέ χρώμα) και η Ομάδα 8 (καραμέλα). χρώμα). Οι προσβάσεις που σημειώνονται με το όνομα της ομάδας θεωρούνται μη αναμεμιγμένες (περισσότερες από 0,9 εκχωρήσεις σε μία ομάδα στην ανάλυση ΔΟΜΗ με K = 8). (ΣΙ)Αποτέλεσμα ανάλυσης κύριου συστατικού. Κάθε σημείο αντιστοιχεί σε ένα άτομο και οι διαφορετικές χρωματικές φέτες αντιστοιχούν στον πίνακα ανάθεσης ομάδας (πίνακας Q) του αποτελέσματος ΔΟΜΗ για K = 8. Οι αριθμοί σε παρενθέσεις δίπλα σε κάθε άξονα δηλώνουν το ποσό της διακύμανσης που εξηγείται από αυτόν τον άξονα. (Γ) Δέντρο που ενώνει γείτονες. Οι ομάδες διαφορετικών χρωμάτων αντιστοιχούν περίπου στις Ομάδες 1-8. Τα έγχρωμα κλαδιά αντιπροσωπεύουν τα μη αναμεμιγμένα άτομα σε κάθε αντίστοιχη ομάδα. Οι γκρίζοι κλάδοι ανταποκρίνονται στα ανάμεικτα άτομα (lt; 0,9 αντιστοίχιση σε οποιαδήποτε ομάδα στην ανάλυση ΔΟΜΗ με Κ = 8).

Εικόνα S4. Δέντρο γειτονικής σύνδεσης που κατασκευάστηκε από τη γενετική απόσταση του Nei (1983) των 249 SSRs . Κάθε κλάδος αντιστοιχεί σε κάθε αναγνωριστικό πρόσβασης.

Εικόνα S5. Προβλέφθηκε η μορφολογία του στίγματος του ρυζιού των 6 ελίτ γονέων που συμπεριλήφθηκαν στους διασταυρώσεις ελίτ .

Supp. Πίνακας S1. Προσαρτήσεις που χρησιμοποιήθηκαν και αντίστοιχες τιμές του πίνακα Q σε αυτή τη μελέτη .

Supp. Πίνακας S2. Συνοπτικά στατιστικά στοιχεία για τους 249 δείκτες SSR που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη .

Supp. Πίνακας S3. Locus-by-locus AMOVA για O. sativa με βάση τις ομάδες δομής .

Supp. Πίνακας S4. Θετικά ελίτ αλληλόμορφα, αξία φαινοτυπικού αποτελέσματος και τυπικά υλικά για τα χαρακτηριστικά του στίγματος και το μήκος των κόκκων .

Supp. Πίνακας S5. Γονικοί συνδυασμοί και αριθμοί ελίτ αλληλόμορφων μετά από συνδυασμούς που προβλέφθηκαν από τη χαρτογράφηση συσχέτισης των χαρακτηριστικών του στίγματος και του μήκους των κόκκων .

Supp. Πίνακας S6. Ελίτ αλληλόμορφα που μεταφέρονται από τους ανώτερους γονείς για τα χαρακτηριστικά του στίγματος και το μήκος των κόκκων και το αντίστοιχο φαινοτυπικό αποτέλεσμα .

Supp. Πίνακας S7. Ο κατάλογος για τα QTL που προσδιορίστηκε από αυτήν τη μελέτη και κοινοποιήθηκε σε προηγούμενες μελέτες .

Ανίχνευση QTL, Elite αλλήλιο, χαρτογράφηση συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα, Oryza sativa, χαρακτηριστικά στίγματος