Επιλογή του χρόνου ένεσης της συνειδητής καταστολής και η επίδρασή της στον έλεγχο του πόνου στην κολονοσκόπηση

• ¹ Τμήμα Ενδοσκοπικής Χειρουργικής, The Sixth Affiliated Hospital, Πανεπιστήμιο Sun Yat-sen, Guangzhou, Κίνα
• ² Επαρχιακό Βασικό Εργαστήριο Παθήσεων Παχέος Εντέρου και Πυελικού Εδάφους του Γκουανγκντόνγκ, The Sixth Affiliated Hospital, Πανεπιστήμιο Sun Yat-sen, Guangzhou, Κίνα

Σκοπός: Σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να προσδιοριστεί η επίδραση διαφορετικών χρόνων ένεσης στον πόνο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κολονοσκόπησης.

Μέθοδοι: Σε αυτήν την αναδρομική μελέτη, τα δεδομένα ασθενών που υποβλήθηκαν σε κολονοσκόπηση από τον Ιούνιο του 2020 έως τον Σεπτέμβριο του 2020 αξιολογήθηκαν για τη διερεύνηση της επίδρασης διαφορετικών χρόνων ένεσης ηρεμιστικών φαρμάκων (μιδαζολάμη και δεζοκίνη). Το κύριο καταληκτικό σημείο ήταν η αξιολόγηση της έντασης του πόνου των ασθενών χρησιμοποιώντας οπτική αναλογική κλίμακα (VAS) αμέσως μετά την κολονοσκόπηση.

Αποτελέσματα:Συνολικά 152 ασθενείς ήταν επιλέξιμοι για αυτή τη μελέτη. Από αυτούς, 76 έλαβαν ένεση μιδαζολάμης και δεζοκίνης 1 λεπτό πριν από τη διαδικασία κολονοσκόπησης (η ομάδα 1 Min) και οι άλλοι 76 ασθενείς έλαβαν την ένεση 3 λεπτά πριν από τη διαδικασία (η ομάδα 3 Min). Τα ζωτικά σημεία όλων των ασθενών ήταν σταθερά εκτός από έναν ασθενή που διαγνώστηκε με φλεγμονώδη νόσο του εντέρου στην ομάδα των 3 λεπτών. Μια παροδική πτώση της αρτηριακής πίεσης για αυτόν τον ασθενή παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια της κολονοσκόπησης, αλλά επέστρεψε στο φυσιολογικό μετά τη γενική θεραπεία. Οι δύο ομάδες είχαν παρόμοια ποσοστά διασωλήνωσης του τυφλού (84,21% έναντι 90,97%, P = 0,22), προσθήκη ηρεμιστικών φαρμάκων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας (2,63% έναντι 5,26%, P = 0,68) και επαρκή προετοιμασία του εντέρου (Boston Bowel Preparation Scale ≥6, 61,84% έναντι 61,84%, P = 1,0). Ωστόσο,

Συμπέρασμα: Ο χρόνος της ένεσης του φαρμάκου κατά τη διάρκεια της συνειδητής καταστολής μπορεί να επηρεάσει τον έλεγχο του πόνου κατά τη διάρκεια της κολονοσκόπησης, με 3 λεπτά πριν από τη διαδικασία να δείχνει χαμηλότερο VAS.

Εισαγωγή

Ο καρκίνος του παχέος εντέρου (CRC) είναι ένα παγκόσμιο ζήτημα δημόσιας υγείας, με εκτίμηση 1,93 εκατομμυρίων νέων περιπτώσεων και 930.000 θανάτων παγκοσμίως το 2020 (1, 2). Η ανίχνευση της ορθοκολικής αλλοίωσης με ανοσοχημική δοκιμασία κοπράνων (FIT) ή κολονοσκόπηση έχει αποδειχθεί ότι μειώνει αποτελεσματικά τη συχνότητα εμφάνισης CRC (3). Το FIT είναι βολικό και οικονομικό, ενώ η κολονοσκόπηση έχει μεγαλύτερη μείωση της συχνότητας εμφάνισης του CRC (4) και επί του παρόντος θεωρείται ως η χρυσή τυπική εξέταση για τον προσυμπτωματικό έλεγχο των βλαβών του παχέος εντέρου (5, 6). Οι πρωταρχικοί στόχοι αυτών των προβολών είναι ο εντοπισμός και η εύστοχη αφαίρεση των αδενωμάτων του παχέος εντέρου και των βλαβών που πιστεύεται ότι οδηγούν στην ανάπτυξη CRC (7, 8).

Η κολονοσκόπηση συχνά εμφανίζεται ως μια επώδυνη και δυσάρεστη διαδικασία, η οποία είναι ένα από τα κύρια εμπόδια για την προθυμία του κοινού (9). Μεταξύ των παραγόντων πόνου που σχετίζονται με τη διαδικασία, η καταστολή θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά τον πόνο και την ενόχληση του εξεταζόμενου κατά τη διάρκεια της κολονοσκόπησης. Οι συστάσεις για μεθόδους καταστολής στην κολονοσκόπηση ρουτίνας διαφέρουν από χώρα σε χώρα και περιοχή (10). Δύο μέθοδοι καταστολής χρησιμοποιούνται συνήθως για τη δοκιμή κολονοσκόπησης: η μία είναι η συνειδητή καταστολή με μιδαζολάμη και η άλλη είναι η τροποποιημένη αναισθησία με προποφόλη (11-15). Η τελευταία μέθοδος θα μπορούσε να προκαλέσει βαθύτερο επίπεδο καταστολής με λιγότερη κίνηση και επίγνωση του ασθενούς. Ωστόσο, η κολονοσκόπηση βαθιάς καταστολής σχετίζεται με υψηλότερο κόστος και μεγαλύτερο κίνδυνο επιπλοκών που σχετίζονται με την καταστολή και τη διαδικασία (16). Επιπλέον, η τροποποιημένη αναισθησία μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο από αναισθησιολόγο, που είναι ένας από τους κύριους λόγους για το χαμηλότερο ποσοστό καταστολής στην Κίνα, σε σύγκριση με τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη (17). Διαφορετικά από την προποφόλη, η συνειδητή καταστολή με μιδαζολάμη μπορεί να αντιμετωπιστεί από τον ενδοσκόπο και έχει παρόμοια ηρεμιστική δράση με την προποφόλη (15). Ωστόσο, μερικές μελέτες έχουν διερευνήσει την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα της συνειδητής καταστολής. Για παράδειγμα, η σχέση μεταξύ του χρόνου ένεσης και της αποτελεσματικότητας της συνειδητής καταστολής και της αναλγησίας παραμένει ασαφής.

Σε αυτή τη μελέτη, αξιολογήσαμε την ασφάλεια της καταστολής με μιδαζολάμη και δεζοκίνη και συγκρίναμε την αποτελεσματικότητα διαφορετικών χρόνων ένεσης (1 ή 3 λεπτά πριν από τη διαδικασία της κολονοσκόπησης) χρησιμοποιώντας την οπτική αναλογική κλίμακα (VAS) αμέσως μετά την κολονοσκόπηση.

Υλικά και μέθοδοι

Ασθενείς και συλλογή δεδομένων

Ασθενείς άνω των 18 ετών που είχαν υποβληθεί σε κολονοσκόπηση ήταν επιλέξιμοι για ένταξη και ασθενείς με καρκίνο του παχέος εντέρου σταδίου IV, ιστορικό χρόνιου πόνου ή που είχαν ελλιπή ή ελλιπή δεδομένα παρακολούθησης αποκλείστηκαν. Οι ασθενείς χωρίστηκαν σε δύο ομάδες: ομάδα 1 (ένεση μιδαζολάμης και δεζοκίνης 1 λεπτό πριν από την κολονοσκόπηση) και ομάδα 2 (ένεση μιδαζολάμης και δεζοκίνης 3 λεπτά πριν από την κολονοσκόπηση). Συλλέξαμε αναδρομικά τα κλινικά δεδομένα 200 ατόμων που υποβλήθηκαν σε κολονοσκόπηση μεταξύ Ιουνίου 2020 και Σεπτεμβρίου 2020 στο Six Affiliated Hospital του Πανεπιστημίου Sun Yat-sen (Guangzhou, Κίνα). Η αντιστοίχιση βαθμολογίας τάσης χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο της μεροληψίας επιλογής και τελικά 152 ασθενείς συμπεριλήφθηκαν σε αυτή τη μελέτη. Η βαθμολογία τάσης να κατανεμηθεί στην ομάδα 1 και την ομάδα 2 υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας ένα μοντέλο πολυμεταβλητής λογιστικής παλινδρόμησης με την ηλικία και το φύλο ως συμμεταβλητές. Οι ασθενείς αντιστοιχίστηκαν χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του πλησιέστερου γείτονα σε αναλογία 1:1 με πλάτος παχύμετρου 0,2 SD της λογιστικής βαθμολογίας της τάσης.

Δημογραφικά δεδομένα που περιλαμβάνουν ηλικία, φύλο, ιστορικό καρδιαγγειακής νόσου, διάγνωση, ιστορικό κολονοσκόπησης, ιστορικό προηγούμενης χειρουργικής επέμβασης στην κοιλιά, Κλίμακα προετοιμασίας εντέρου της Βοστώνης (BBPS), προσθήκη ηρεμιστικών φαρμάκων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, ρυθμός διασωλήνωσης τυφλού (CIR), εκτομή πολύποδα, Συλλέχθηκαν VAS, αλλαγή στα ζωτικά σημεία [αρτηριακή πίεση, σφυγμός και κορεσμός οξυγόνου στο περιφερικό αίμα (SPO2)], ικανοποίηση από την κολονοσκόπηση και μετεγχειρητικές επιπλοκές.

Διαδικασία κολονοσκόπησης και συνειδητή καταστολή και αναλγησία

Οι ασθενείς που ήταν εσωτερικοί και εξωτερικοί ασθενείς υποβλήθηκαν σε κολονοσκόπηση σύμφωνα με τη διάγνωση και τις κλινικές τους ανάγκες. Όλοι οι ασθενείς έλαβαν τακτικές οδηγίες προετοιμασίας του εντέρου στο ραντεβού τους για να εξασφαλίσουν την κατάλληλη προετοιμασία για την κολονοσκόπηση. Η κολονοσκόπηση έγινε από αρκετούς έμπειρους ενδοσκόπους. Όλοι οι ασθενείς αξιολογήθηκαν ότι ανέχονται συνειδητή καταστολή και αναλγησία και χωρίστηκαν στην ομάδα 1 ή στην ομάδα 2. Η μιδαζολάμη (0,05 mg/kg) και η δεζοκίνη (5,0 mg) ενέθηκαν ενδοφλεβίως από νοσηλευτές από το ενδοσκοπικό τμήμα 1 ή 3 λεπτά πριν από την έναρξη της κολονοσκόπησης. Τα ζωτικά σημεία συμπεριλαμβανομένων του παλμού, της αρτηριακής πίεσης και του κορεσμού του οξυγόνου του αίματος καταγράφονταν κάθε 5 λεπτά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.

Ορισμός του BBPS

Για την αξιολόγηση της ποιότητας της προετοιμασίας του εντέρου χρησιμοποιήθηκαν τα κριτήρια BPPS. Κυμαίνεται από 0–9 και διαιρεί το κόλον σε τρεις περιοχές (συμπεριλαμβανομένου του δεξιού, του εγκάρσιου και του αριστερού κόλον) όπου κάθε περιοχή λαμβάνει βαθμολογία από 0 έως 3 αντίστοιχα (18). Ένα επαρκές παρασκεύασμα του εντέρου συνήθως ορίζεται ως BBPS ≥6.

Ορισμός του VAS

Το VAS χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση της έντασης του πόνου των ασθενών κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κολονοσκόπησης (19). Οι ασθενείς μεταφέρονταν από την αίθουσα εξέτασης στην αίθουσα ανάνηψης μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας κολονοσκόπησης και στη συνέχεια τους ζητήθηκε να τοποθετήσουν μια γραμμή κάθετη στη γραμμή VAS για να παρουσιάσουν την ένταση του πόνου τους. Η βαθμολογία προσδιορίστηκε μετρώντας την απόσταση μεταξύ της άγκυρας «χωρίς πόνο» και το σημάδι του ασθενούς, που κυμαίνεται από 0 έως 10.

Στατιστική ανάλυση

Για την ανάλυση δεδομένων χρησιμοποιήθηκε το IBM SPSS (έκδοση 25.0 για Windows, SPSS, Chicago, IL, Ηνωμένες Πολιτείες). Τα δεδομένα μετρήσεων εκφράζονται ως μέσος όρος ± SD ή διάμεσος (ελάχιστο, μέγιστο). Τα τεστ αθροίσματος κατάταξης Mann-Whitney ή τα τεστ t χρησιμοποιήθηκαν για τη σύγκριση των δεδομένων μετρήσεων μεταξύ των ομάδων. Οι διαφορές μεταξύ των ρυθμών δοκιμάστηκαν με τη δοκιμή Chi-square ή τις ακριβείς δοκιμές Fisher, όπου ενδείκνυται. Οι διαφορές θεωρήθηκαν στατιστικά σημαντικές για τιμές P lt;0,05.

Αποτελέσματα

Σε αυτή τη μελέτη, συνολικά 152 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε κολονοσκόπηση με ενσυνείδητη καταστολή μεταξύ Ιουνίου 2020 και Σεπτεμβρίου 2020 συμπεριλήφθηκαν τελικά μετά από αντιστοίχιση βαθμολογίας τάσης. Τα βασικά χαρακτηριστικά τους φαίνονται στον Πίνακα 1. Από αυτούς, 76 ασθενείς έλαβαν ένεση μιδαζολάμης και δεζοκίνης 1 λεπτό πριν από την κολονοσκόπηση (που ορίζεται ως ομάδα 1) και οι άλλοι 76 ασθενείς ήταν 3 λεπτά πριν από τη διαδικασία (που ορίζεται ως ομάδα 2) . Στην ομάδα 1 και στην ομάδα 2 συμπεριλήφθηκαν 48 και 39 άνδρες ασθενείς, αντίστοιχα. Οι διαφορές μεταξύ των δύο ομάδων παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Οι δύο ομάδες είχαν παρόμοια χαρακτηριστικά φύλου, ηλικίας, ιστορικού καρδιαγγειακής νόσου, ιστορικού διαδικασίας κολονοσκόπησης και διάγνωσης. Η καλοήθης περιπρωκτική νόσος και ο ορθοκολικός πολύποδας ήταν οι δύο πιο διαγνωσμένες και στις δύο ομάδες.

Πίνακας 1 . Σύγκριση των δημογραφικών και κλινικών χαρακτηριστικών δύο ομάδων.

Ο Πίνακας 2 απεικονίζει τη σύγκριση των κλινικών αποτελεσμάτων των ασθενών μεταξύ των δύο ομάδων. Οι ασθενείς και στις δύο ομάδες είχαν υψηλή ικανοποίηση από τη διαδικασία. Οι δύο ομάδες είχαν παρόμοια ποσοστά διασωλήνωσης του τυφλού (84,21% έναντι 90,97%, P = 0,22), προσθήκη ηρεμιστικών φαρμάκων κατά τη διάρκεια της επέμβασης (2,63% έναντι 5,26%, P = 0,68) και επαρκή προετοιμασία του εντέρου (BBPS ≥6 , 61,84% έναντι 61,84%, P = 1,0). Ωστόσο, οι ασθενείς της ομάδας 2 είχαν σημαντικά χαμηλότερο VAS από εκείνους της ομάδας 1 [0 (0, 1) έναντι 1 (0, 2), P = 0,041].

Πίνακας 2 . Σύγκριση της κλινικής έκβασης δύο ομάδων.

Για να διερευνήσουμε περαιτέρω την ασφάλεια της διαδικασίας, έχουμε απεικονίσει τις αλλαγές στην αρτηριακή πίεση, τον σφυγμό και το SPO2 στο Σχήμα 1. Τα ζωτικά σημεία όλων των ασθενών παρέμειναν σταθερά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκτός από έναν ασθενή στην ομάδα 2 που είχε φλεγμονώδη νόσο του εντέρου (IBD). Υπήρξε μια παροδική πτώση της αρτηριακής πίεσης για αυτόν τον ασθενή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας και επέστρεψε γρήγορα στο φυσιολογικό μετά τη γενική θεραπεία χωρίς να διακοπεί η ενδοσκοπική διαδικασία. Επιπλέον, κανένας ασθενής δεν παρουσίασε μετεγχειρητικές επιπλοκές όπως εντερική αιμορραγία, εντερική διάτρηση και απόφραξη του εντέρου.

Εικόνα 1 . Απεικόνιση των αλλαγών στην αρτηριακή αρτηριακή πίεση ( A,B ), παλμό ( C,D ) και SPO2 ( E,F ) πριν και μετά τη διαδικασία της κολονοσκόπησης. SPO2, κορεσμός οξυγόνου περιφερικού αίματος.

Συζήτηση

Σε αυτή τη μελέτη, διαπιστώσαμε ότι η συνειδητή καταστολή και η αναλγησία ήταν ασφαλείς και είχαν ένα ικανοποιητικό επίπεδο άνεσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, με υψηλή βαθμολογία ικανοποίησης (περίπου 86,84%) και χαμηλό ποσοστό ανάγκης για επιπλέον παυσίπονα. Επιπλέον, η ενδοφλέβια ένεση ηρεμιστικών φαρμάκων 3 λεπτά πριν από τη διαδικασία είχε σημαντικά καλύτερο έλεγχο του πόνου από 1 λεπτό (P = 0,041). Ο πόνος και ο φόβος των ασθενών για κολονοσκόπηση είναι μεταξύ των λόγων απροθυμίας για κολονοσκόπηση (17). Η κύρια καταστολή κατά τη διάρκεια της κολονοσκόπησης περιλαμβάνει την καταστολή με προποφόλη και τη συνειδητή καταστολή με μιδαζολάμη, η οποία θα μπορούσε να μειώσει τον πόνο και τη δυσφορία που σχετίζεται με τη διαδικασία (15). Επιπλέον, η σαφής και ικανοποιητική απεικόνιση υπό κολονοσκόπηση λόγω της συνεργασίας του ασθενούς έχει οδηγήσει σε αυξημένη ικανοποίηση. Το συνολικό ποσοστό καταστολής για κολονοσκόπηση είναι μόνο 47,9% στην Κίνα, που είναι πολύ χαμηλότερο από ό,τι στις Ηνωμένες Πολιτείες (gt;98,0%), την Ελλάδα (78,0%) και τη Γερμανία (91,0%) (17). Προηγούμενες μελέτες έχουν αναφέρει ότι η καταστολή με προποφόλη έχει ορισμένα μειονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της σοβαρής αναπνευστικής καταστολής και της υπότασης (10, 22). Η συνειδητή καταστολή με μιδαζολάμη είναι αποτελεσματική και ασφαλής και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως κατά τη διάρκεια της κολονοσκόπησης (21). Η επιβάρυνση του καρκίνου έχει σημαντικές οικονομικές επιπτώσεις τόσο σε επίπεδο ασθενών όσο και σε επίπεδο χώρας (22). Εδώ, βρήκαμε ότι σε σύγκριση με την προποφόλη, η χορήγηση καταστολής από νοσοκόμα υπό την επίβλεψη ενδοσκοπίου κατά τη διάρκεια συνειδητής καταστολής θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση του κόστους εξέτασης για τον ασθενή και μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μεγαλύτερη προθυμία για αυτή τη διαδικασία (10). Ωστόσο, η χρονική στιγμή της ένεσης του φαρμάκου για καλύτερο έλεγχο του πόνου παραμένει ασαφής. Έτσι, σε αυτή τη μελέτη, διερευνήθηκαν οι χρόνοι νάρκωσης 1 και 3 λεπτών ένεσης πριν από την κολονοσκόπηση. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η ένεση 3 λεπτών πριν από τη διαδικασία είχε σημαντικά χαμηλότερο VAS από 1 λεπτό (P = 0,041). Ο χρόνος έναρξης ενός ηρεμιστικού αναλγητικού όπως η μιδαζολάμη είναι σχετικά πιο αργός από την προποφόλη. Αυτός μπορεί να είναι ο λόγος για τον οποίο η χορήγηση ένεσης 3 λεπτών είχε καλύτερο αποτέλεσμα ελέγχου του πόνου από το 1 λεπτό. Απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για να διαπιστωθεί εάν το χαμηλότερο VAS ποικίλλει ανάλογα με το χρόνο και το επίπεδο της καταστολής που χορηγείται.

Διάφοροι παράγοντες, όπως η καταστολή, η επαρκής προετοιμασία του εντέρου (με βάση το BBPS ≥6), η προηγούμενη χειρουργική επέμβαση στην κοιλιά και η εμπειρία των ενδοσκόπων, εντοπίστηκαν σε προηγούμενες μελέτες ότι σχετίζονται με τον πόνο κατά τη διάρκεια της επέμβασης (23, 24). Σε αυτή τη μελέτη, η τεχνική της διαδικασίας ήταν η ίδια για κάθε ενδοσκόπο και στις δύο ομάδες 1 και 3 λεπτών στο ίδιο ακαδημαϊκό εκπαιδευτικό ίδρυμα. Το ποσοστό επαρκούς προετοιμασίας του εντέρου (BBPS ≥6) για όλους τους ασθενείς ήταν 60,9%, το οποίο δεν είχε χαμηλότερο VAS από τους ασθενείς με BBPS lt;6 (P = 0,76).

Ομοίως, η ποιότητα της προετοιμασίας του εντέρου, η χρήση καταστολής και η εμπειρία του ενδοσκόπου ήταν οι κύριοι παράγοντες που επηρέασαν το CIR (25). Η συνειδητή καταστολή παρέχει στους ενδοσκόπους χρόνο να επικεντρωθούν στην εξέταση και να μην αποσπαστούν από την ενσωμάτωση του ασθενούς. Δεν σημειώθηκαν σημαντικές διαφορές λαμβάνοντας υπόψη το CIR μεταξύ δύο ομάδων σε αυτή τη μελέτη (P = 0,22). Ωστόσο, οι ασθενείς με επαρκή προετοιμασία του εντέρου (BBPS ≥6) είχαν υψηλότερο ποσοστό φθάνοντας στο τυφλό από άλλους ασθενείς (P = 0,001). Μια επαρκής προετοιμασία του εντέρου θα μπορούσε να μειώσει τον χρόνο της επέμβασης και να κάνει την εισαγωγή του ενδοσκοπίου ευκολότερη, έχοντας έτσι υψηλότερο ρυθμό διασωλήνωσης του τυφλού και καλύτερη ανοχή της διαδικασίας (26). Επιπλέον, η επαρκής προετοιμασία του εντέρου μπορεί να διευκολύνει την πλήρη απομάκρυνση των αερίων κατά την απόσυρση του κολονοσκοπίου,

Εκτός από τον πόνο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, αρκετοί παράγοντες, όπως η προηγούμενη εμπειρία με την κολονοσκόπηση και το κατάλληλο επίπεδο ύπνου, συσχετίστηκαν επίσης με την ικανοποίηση από τη διαδικασία (13). Σε αυτή τη μελέτη, το 59,2% των ασθενών είχε προηγούμενη εμπειρία με κολονοσκόπηση, η οποία είχε παρόμοια ικανοποίηση από την κολονοσκόπηση σε σύγκριση με αυτούς που υποβλήθηκαν σε κολονοσκόπηση για πρώτη φορά (P = 0,516). Επιπλέον, οι ασθενείς που υποβλήθηκαν σε εκτομή πολύποδα κατά τη διάρκεια της κολονοσκόπησης είχαν παρόμοια διάμεση κλίμακα VAS με άλλους. Αναφέρθηκε ότι οι ασθενείς με φλεγμονώδη νόσο του εντέρου προτιμούσαν την καταστολή με προποφόλη έναντι της συνειδητής καταστολής (16). Επιπλέον, οι ασθενείς με ΙΦΝΕ (n = 15) παρουσίασαν παρόμοια αποτελέσματα σε σύγκριση με ασθενείς χωρίς ΙΦΝΕ (n = 137) στη μελέτη μας (P = 0,75).

Ο περιορισμός αυτής της μελέτης ήταν η αναδρομική φύση της και τα δεδομένα ενός ιδρύματος με σχετικά μικρό μέγεθος δείγματος. Απαιτούνται μεγάλες προοπτικές, μεγάλου μεγέθους δείγματος και πολυκεντρικές μελέτες για την περαιτέρω αξιολόγηση του χρόνου έγχυσης φαρμάκου και των αποτελεσμάτων.

συμπέρασμα

Ο χρόνος της ένεσης του φαρμάκου κατά τη διάρκεια της συνειδητής καταστολής μπορεί να επηρεάσει τον έλεγχο του πόνου κατά τη διάρκεια της κολονοσκόπησης, με 3 λεπτά πριν από τη διαδικασία να δείχνει χαμηλότερο VAS.

Δήλωση διαθεσιμότητας δεδομένων

Τα ανεπεξέργαστα δεδομένα που υποστηρίζουν τα συμπεράσματα αυτού του άρθρου θα διατεθούν από τους συγγραφείς, χωρίς αδικαιολόγητες επιφυλάξεις.

Δήλωση ηθικής

Η μελέτη εγκρίθηκε από το θεσμικό συμβούλιο δεοντολογίας του Sixth Affiliated Hospital, Sun Yat-sen University (NO. 2021ZSLYEC-028). Επιβεβαιώσαμε ότι έχουμε λάβει δεοντολογική έγκριση για τη διεξαγωγή της μελέτης καθώς και άδεια από τα δεδομένα και διενεργήθηκε σύμφωνα με τις διατάξεις της Διακήρυξης του Ελσίνκι (όπως αναθεωρήθηκε στη Fortaleza, Βραζιλία, Οκτώβριος 2013).

Συνεισφορές συγγραφέα

Οι MS, TC, JH και XG συνέλαβαν αυτήν τη μελέτη. Οι MS, TC και YS ανέσυραν τα δεδομένα, έκαναν την ανάλυση και συνέταξαν αυτό το χειρόγραφο. Οι QZ, DL, WL, JD, JZ, JH και XG αναθεώρησαν αυτό το χειρόγραφο. Όλοι οι συγγραφείς συνέβαλαν στο άρθρο και ενέκριναν την υποβληθείσα έκδοση.

Χρηματοδότηση

Αυτή η μελέτη υποστηρίχθηκε από το Πρόγραμμα Σχεδιασμού Επιστήμης και Τεχνολογίας του Guangzhou (201803010074) και το Πρόγραμμα Κλινικής Έρευνας 1010 του Πανεπιστημίου Six Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University [αριθμός επιχορήγησης 1010 PY(2020)-63].

Σύγκρουση συμφερόντων

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

Σημείωση εκδότη

Όλοι οι ισχυρισμοί που εκφράζονται σε αυτό το άρθρο είναι αποκλειστικά εκείνοι των συγγραφέων και δεν αντιπροσωπεύουν απαραιτήτως αυτούς των συνδεδεμένων οργανισμών τους ή του εκδότη, των εκδοτών και των κριτικών. Οποιοδήποτε προϊόν μπορεί να αξιολογηθεί σε αυτό το άρθρο ή ισχυρισμός που μπορεί να προβληθεί από τον κατασκευαστή του, δεν είναι εγγυημένο ή εγκεκριμένο από τον εκδότη.

Μελέτη συσχέτισης πολλαπλών θέσεων γονιδιώματος και γονιδιωματική επιλογή της περιεκτικότητας σε υγρασία πυρήνα στο στάδιο συγκομιδής στον αραβόσιτο

• ¹ Τμήμα Καλλιεργειών Τροφίμων, Jiangsu Yanjiang Institute of Agricultural Science, Nantong, Κίνα
• ² Jiangsu Collaborative Innovation Center for Modern Crop Production, Nanjing, Κίνα
• ³ Σταθμός κατεύθυνσης τεχνικής καλλιέργειας καλλιεργειών Jiangsu Nantong, Nantong, Κίνα

Η περιεκτικότητα σε υγρασία του πυρήνα στο στάδιο της συγκομιδής (KMC) είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό που επηρεάζει τη μηχανική συγκομιδή του κόκκου αραβοσίτου και η αναγνώριση γενετικών τόπων για KMC είναι ευεργετική για τη μοριακή αναπαραγωγή του αραβοσίτου. Σε αυτή τη μελέτη, πραγματοποιήσαμε μια μελέτη συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα πολλών θέσεων (ML-GWAS) για τον εντοπισμό ποσοτικών νουκλεοτιδίων χαρακτηριστικών (QTNs) για KMC χρησιμοποιώντας ένα πάνελ χαρτογράφησης συσχέτισης 251 συγγενών γραμμών αραβοσίτου που γονοτυποποιήθηκαν με μια συστοιχία Affymetrix CGMB56K SNP και φαινοτυπικά αξιολογείται σε τρία περιβάλλοντα. Ενενήντα οκτώ QTN για KMC ανιχνεύθηκαν χρησιμοποιώντας έξι μοντέλα ML-GWAS (mrMLM, FASTmrMLM, FASTmrEMMA, PLARmEB, PKWmEB και ISIS EM-BLASSO). Έντεκα από αυτά τα QTN θεωρήθηκαν σταθερά, καθώς εντοπίστηκαν από τουλάχιστον τέσσερα μοντέλα ML-GWAS σε ενιαίο περιβάλλον ή σε τουλάχιστον δύο περιβάλλοντα και BLUP χρησιμοποιώντας το ίδιο μοντέλο ML-GWAS. Με την αφαίρεση του qKMC5.6, τα υπόλοιπα 10 σταθερά QTN εξηγούν lt;10% της φαινοτυπικής παραλλαγής, υποδηλώνοντας ότι το KMC ελέγχεται κυρίως από πολλαπλούς γενετικούς τόπους μικρής επίδρασης. Συνολικά 63 υποψήφια γονίδια προβλέφθηκαν από τα 11 σταθερά QTN και 10 υποψήφια γονίδια εκφράστηκαν σε μεγάλο βαθμό στον πυρήνα σε διαφορετικά χρονικά σημεία μετά την επικονίαση. Επιτεύχθηκε υψηλή ακρίβεια πρόβλεψης όταν τα QTN που σχετίζονται με KMC συμπεριλήφθηκαν ως σταθερά αποτελέσματα στη γονιδιωματική επιλογή και η καλύτερη στρατηγική ήταν να ενσωματωθούν όλα τα QTN KMC που προσδιορίστηκαν και από τα έξι μοντέλα ML-GWAS.

Εισαγωγή

Η περιεκτικότητα σε υγρασία του πυρήνα στο στάδιο της συγκομιδής (KMC) είναι ένα από τα σημαντικά χαρακτηριστικά που επηρεάζουν τη μηχανική συγκομιδή του καλαμποκιού, ειδικά σε περιοχές μεγάλου γεωγραφικού πλάτους (Sala et al., 2012; Li et al., 2017). Από τη δεκαετία του 1970, πολλές ανεπτυγμένες χώρες, όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Γερμανία, έχουν επιτύχει πλήρως μηχανική συγκομιδή αραβοσίτου. Αντίθετα, άλλες χώρες, όπως η Κίνα, δεν έχουν ακόμη εφαρμόσει τη μηχανική συγκομιδή, κυρίως λόγω της έλλειψης κατάλληλων ποικιλιών αραβοσίτου (Liu et al., 2013). Το υψηλό KMC των ποικιλιών αραβοσίτου που χρησιμοποιούνται σήμερα περιορίζει τη μηχανική συγκομιδή και αντιπροσωπεύει το κύριο εμπόδιο για την ανάπτυξη του αραβοσίτου στην Κίνα (Zhou et al., 2016, 2020; Li et al., 2017). Ως εκ τούτου, η γενετική βελτίωση του KMC και η αναπαραγωγή ελίτ ποικιλιών με χαμηλό KMC είναι ένας κύριος στόχος για τους κτηνοτρόφους αραβοσίτου στην Κίνα.

Η απώλεια υγρασίας του πυρήνα του καλαμποκιού συμβαίνει σε δύο φάσεις. Η πρώτη φάση διαρκεί από την επικονίαση έως τη φυσιολογική ωριμότητα του πυρήνα. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, το νερό στον πυρήνα αντικαθίσταται με υδατάνθρακες, έλαια, πρωτεΐνες κ.λπ., και η υγρασία του πυρήνα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα δικά του φυσιολογικά χαρακτηριστικά. Αυτό ονομάζεται στάδιο φυσιολογικής αφυδάτωσης. Η δεύτερη φάση διαρκεί από τη φυσιολογική ωρίμανση έως τη συγκομιδή. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, η αλλαγή στην υγρασία του πυρήνα προκαλείται κυρίως από την εξάτμιση της υγρασίας στον αέρα και επομένως επηρεάζεται εύκολα από περιβαλλοντικούς παράγοντες και άλλα αγρονομικά χαρακτηριστικά. αυτό είναι γνωστό ως το στάδιο της αφυδάτωσης πεδίου (Brooking, 1990; Reid et al., 2010). Οι γρήγοροι ρυθμοί πλήρωσης του πυρήνα και η αφυδάτωση του αγρού είναι χαρακτηριστικά χαρακτηριστικά των ποικιλιών αραβοσίτου με χαμηλή KMC (Johnson and Tanner, 1972· Sala et al., 2006). Λιγότερα στρώματα φλοιού καθώς και μικρότεροι και ελαφρύτεροι φλοιοί σχετίζονται με μεγαλύτερη απώλεια υγρασίας του πυρήνα μετά τη φυσιολογική ωρίμανση (Reid et al., 2010; Li et al., 2016; Zhou et al., 2018). Επιπλέον, η υγρασία από τους πυρήνες μπορεί να μεταφερθεί σε άλλα μέρη του φυτού μέσω του στάχυ και του στελέχους ως απόκριση στις διαφορές δυναμικού νερού (Zhou et al., 2018).

Προηγούμενες μελέτες έχουν αποκαλύψει ότι το KMC ελέγχεται από πολυάριθμους ποσοτικούς τόπους χαρακτηριστικών (QTL) και έχουν εντοπιστεί εκατοντάδες QTL για το KMC αραβοσίτου (Beavis et al., 1994; Melchinger et al., 1998; Austin et al., 2000; Ho et al., 2002· Mihaljevic et al., 2004, 2005· Blanc et al., 2006· Sala et al., 2006· Frascaroli et al., 2007· Capelle et al., 2010· Kebede et al., 20· Song et al., 2017· Zhou et al., 2018· Liu et al., 2020· Yin et al., 2020b· Zhang et al., 2020· Li et al., 2021). Χρησιμοποιώντας μετα-ανάλυση, 44 και 34 meta-QTL για KMC αναγνωρίστηκαν από τους Xiang et al. (2012) και Sala et al. (2012), αντίστοιχα. Οι Liu et al. (2020) μείωσε ένα κύριο QTL για το KMC (qGwc1.1) σε μια γονιδιωματική περιοχή 2,05 Mb στο χρωμόσωμα 1 χρησιμοποιώντας μια δοκιμή απογόνων που προέρχεται από ανασυνδυασμό. Οι Li et al. (2021) κλωνοποίησαν ένα γονίδιο (πυρηνική πρωτεΐνη που σχετίζεται με το gar2, GAR2) για το KMC στο χρωμόσωμα 7 αραβοσίτου. Yin et al. (2020b) αναγνώρισε επτά QTL για το KMC χρησιμοποιώντας ανάλυση πολλαπλού περιβάλλοντος και αποκάλυψε ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των QTL και του περιβάλλοντος ήταν μεγαλύτερες από τις προσθετικές τους επιδράσεις. Οι Zhou et al. (2018) ανίχνευσε πέντε QTLs για KMC μέσω ενός μικτού γραμμικού μοντέλου (MLM) μελέτης συσχέτισης σε επίπεδο γονιδιώματος ενός τόπου (SL-GWAS).

Η διόρθωση Bonferroni για πολλαπλές δοκιμές χρησιμοποιείται συχνά στο SL-GWAS για τη μείωση των ψευδών συσχετισμών, και αυτό έχει ως αποτέλεσμα την εξάλειψη ορισμένων θετικών τόπων με μικρά αποτελέσματα. Multi-locus GWAS (ML-GWAS), μια εναλλακτική μέθοδος GWAS, αναπτύχθηκε για την αντιμετώπιση αυτού του ζητήματος. Λαμβάνει υπόψη τις πληροφορίες από όλους τους δείκτες ταυτόχρονα και δεν απαιτεί διόρθωση πολλαπλών δοκιμών. Το ML-GWAS έχει αποδειχθεί ότι έχει υψηλότερη ισχύ και ακρίβεια για την ανίχνευση νουκλεοτιδίων ποσοτικών χαρακτηριστικών (QTNs) στον αραβόσιτο. Οι Zhang et al. (2018) χρησιμοποίησε τέσσερις μεθόδους ML-GWAS (mrMLM, FASTmrEMMA, ISIS EM-BLASSO και pLARmEB) για να προσδιορίσει QTN για τρία χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την αντοχή του μίσχου στον αραβόσιτο και ανέφεραν ότι οι μέθοδοι ήταν αξιόπιστες και συμπληρωματικές. Xu et al. (2018) συνέκρινε μία μέθοδο SL-GWAS (GEMMA) και τρεις μεθόδους ML-GWAS (FASTmrEMMA, FarmCPU, και LASSO) για τη γενετική ανίχνευση των ιδιοτήτων επικόλλησης αμύλου αραβοσίτου και περισσότερα QTN ανιχνεύθηκαν με μεμονωμένες μεθόδους ML-GWAS παρά με τη μέθοδο SL-GWAS. Οι An et al. (2020) χρησιμοποίησε μία μέθοδο SL-GWAS (MLM) και έξι μεθόδους ML-GWAS (mrMLM, FASTmrMLM, FASTmrEMMA, pLARmEB, pKWmEB και ISIS EMBLASSO) για την ανατομή της γενετικής αρχιτεκτονικής του αριθμού σειράς του πυρήνα αραβοσίτου. Ο μεγαλύτερος αριθμός QTN ταυτοποιήθηκε με τη μέθοδο mrMLM και τα περισσότερα QTN που εντοπίστηκαν ταυτοποιήθηκαν με το ISIS EM-BLASSO.

Δεδομένης της έλλειψης QTL μεγάλης επίδρασης, η χρήση της επιλογής υποβοηθούμενης από δείκτη (MAS) για το KMC δεν είναι ιδανική σε προγράμματα αναπαραγωγής αραβοσίτου και είναι απαραίτητο να ενσωματωθούν πολύ περισσότεροι δείκτες. Η γονιδιωματική επιλογή (GS), μια αναβαθμισμένη μορφή MAS, στοχεύει στη χρήση γενετικών επιδράσεων μοριακών δεικτών σε όλο το γονιδίωμα για την εκτίμηση της εκτιμώμενης γονιδιωματικής αξίας αναπαραγωγής (GEBV) ατόμων με βάση τα βέλτιστα στατιστικά μοντέλα (Meuwissen et al., 2001). Αυτή η προσέγγιση έχει θεωρηθεί πολλά υποσχόμενη για τη γενετική βελτίωση σύνθετων χαρακτηριστικών που ελέγχονται από πολλαπλά γονίδια με δευτερεύοντα αποτελέσματα (Wang X. et al., 2018; Xu et al., 2020). Ο έλεγχος του κόστους χρησιμοποιώντας λιγότερους δείκτες, ενώ παράλληλα επιτυγχάνονται ακριβείς προβλέψεις για πολύπλοκα ποσοτικά χαρακτηριστικά παραμένει μια πρόκληση (Xu et al., 2020). Πρόσφατα,

Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιήσαμε 251 αμιγείς σειρές αραβοσίτου που γονοτυποποιήθηκαν χρησιμοποιώντας μια συστοιχία Affymetrix CGMB56K SNP και αξιολογήθηκαν φαινοτυπικά σε τρεις δοκιμές πεδίου για (i) εντοπισμό σημαντικών QTN για KMC χρησιμοποιώντας ML-GWAS, (ii) πρόβλεψη υποψήφιων γονιδίων που σχετίζονται με KMC, και (iii) να διερευνήσει τις δυνατότητες του GS για KMC στον αραβόσιτο.

Υλικά και μέθοδοι

Φυτικό Υλικό και Πειράματα Χώρου

Ως φυτικό υλικό σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκε ένα πάνελ χαρτογράφησης συσχετισμού 251 διαφορετικών αμιγών γραμμών αραβοσίτου (Συμπληρωματικός Πίνακας 1).

Τα πειράματα πεδίου πραγματοποιήθηκαν σε τρία περιβάλλοντα το 2020: Nantong, επαρχία Jiangsu (NT, 120°E, 31°N), η οποία βρίσκεται στη μέση της ανατολικής Κίνας και έχει μέση θερμοκρασία 15,1°C και μέση βροχόπτωση 1.040 mm ανά έτος; Xinxiang, επαρχία Henan (XX, 113°E, 35°N), που βρίσκεται στη μέση της Κίνας και έχει μέση θερμοκρασία 15,5°C και μέση βροχόπτωση 573,4 mm ετησίως. και Sanya, επαρχία Hainan (SY, 108°E, 18°N), η οποία βρίσκεται στη νότια Κίνα και έχει μέση θερμοκρασία 25,7°C και μέση βροχόπτωση 1.347 mm ετησίως. Κάθε γραμμή αναπτύχθηκε σε μεμονωμένες σειρές, οι οποίες είχαν μήκος 3 m και απέχουν μεταξύ τους 0,6 m, δίνοντας έτσι μια πυκνότητα φύτευσης 65.000 φυτών/ha. Η δοκιμή ακολούθησε ένα τυχαιοποιημένο πλήρες σχέδιο μπλοκ με δύο επαναλήψεις ανά περιβάλλον.

Φαινοτυπική Αξιολόγηση και Ανάλυση Δεδομένων

Όπως περιγράφηκε στην προηγούμενη μελέτη μας (Zhou et al., 2018), πριν από την πειραματική θεραπεία, η φυσιολογική ωριμότητα κάθε γραμμής αξιολογήθηκε επιτόπου. Σύμφωνα με τις περιόδους ανάπτυξής τους, οι 251 αμιγείς σειρές αραβοσίτου σπάρθηκαν σε τρεις ξεχωριστές ημερομηνίες για να αποκτήσουν παρόμοια φυσιολογική ωριμότητα σε κάθε περιβάλλον (Συμπληρωματικός Πίνακας 1). Στη ΝΔ, φυτεύτηκαν στις 22, 26 και 30 Μαρτίου και το στάδιο συγκομιδής προσαρμόστηκε μεταξύ 24ης και 26ης Ιουλίου. Το XX, φυτεύτηκαν την 1η, 5η και 9η Ιουνίου, και το στάδιο συγκομιδής προσαρμόστηκε μεταξύ 26ης και 28ης Σεπτεμβρίου. Στη ΣΥ, φυτεύτηκαν στις 14, 18 και 22 Νοεμβρίου και το στάδιο συγκομιδής προσαρμόστηκε μεταξύ 5 και 7 του επόμενου Μαρτίου. Τα αυτιά ήταν σακουλωμένα πριν από μετάξι, και τεχνητή επικονίαση πραγματοποιήθηκε ταυτόχρονα για κάθε γραμμή. Το KMC για 6-8 ομοιόμορφα αναπτυσσόμενα φυτά στη μέση των σειρών μετρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα μετρητή υγρασίας χειρός. Στις 10 ημέρες μετά τη φυσιολογική ωρίμανση, το KMC κάθε φυτού καταγράφηκε μία φορά στο μεσαίο τμήμα του αυτιού.

Τα φαινοτυπικά δεδομένα αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας την έκδοση R 3.6.3 για Windows (https://www.r-project.org/). Η ανάλυση διακύμανσης (ANOVA) του KMC πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση lmer του πακέτου lme4 με βάση το ακόλουθο μοντέλο: yijk = μ Gi Ej GEij Rjk eijk, όπου yijk είναι το KMC στον i ο γονότυπο ^στο j ^το περιβάλλον και ο κ ^ο αναδιπλασιασμός, μ είναι ο μεγάλος μέσος όρος σε όλα τα περιβάλλοντα, Gi είναι η γονοτυπική επίδραση του ιου ^{γονότυπου} , Ej είναι η περιβαλλοντική επίδραση του j ^ου περιβάλλοντος, GEij είναι η επίδραση αλληλεπίδρασης γονότυπου × περιβάλλοντος του ^ιου γονότυπο και j ^το περιβάλλον, Rjk είναι η επίδραση του k ^ου αναδιπλασιασμού στο j^το περιβάλλον, και το eijk είναι το υπολειπόμενο σφάλμα. Η κληρονομικότητα του χαρακτηριστικού (H ² ) εκτιμήθηκε σύμφωνα με τους Knapp et al. (1985): το ατομικό περιβάλλον H ² (%) = σg2/(σg2 σe2/r) × 100%, και τα πολλαπλά περιβάλλοντα H ²(%) = σg2/(σg2 σge2/n σe2/nr) × 100%, όπου σg2 είναι η γονοτυπική διακύμανση, σge2 είναι η διακύμανση για την αλληλεπίδραση του γονότυπου με το περιβάλλον, σe2 είναι η διακύμανση σφάλματος, n είναι ο αριθμός περιβαλλόντων και r είναι ο αριθμός των επαναλήψεων. Για να ελαχιστοποιηθούν οι επιπτώσεις του περιβάλλοντος, η καλύτερη γραμμική αμερόληπτη πρόβλεψη (BLUP) για το KMC στα τρία περιβάλλοντα εκτιμήθηκε χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση lmer του πακέτου lme4 με το ίδιο μοντέλο ANOVA. Η δοκιμή κανονικής κατανομής (τιμή W) του KMC σε κάθε περιβάλλον υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση Shapiro.test του πακέτου στατιστικών στοιχείων.

Γονότυπος, Δομή Πληθυσμού, Ανισορροπία Σύνδεσης και Σχετική Συγγένεια

Οι γονότυποι των 251 αμιγών γραμμών αραβοσίτου αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας μια συστοιχία Affymetrix CGMB56K SNP, η οποία περιέχει 56.000 μονονουκλεοτιδικούς πολυμορφισμούς (SNPs) και κατασκευάζεται από την China Golden Marker (Beijing) Biotech Co., Beijing, China. Μετά τον ποιοτικό έλεγχο, 32.853 SNPs με δευτερεύουσες συχνότητες αλληλόμορφων gt;5% και ελλείποντα δεδομένα lt;20% χρησιμοποιήθηκαν για μεταγενέστερη ανάλυση. Μπορείτε να κατεβάσετε τα γονοτυπικά δεδομένα από τον ιστότοπο https://pan.baidu.com/s/1_V0fm7hsxNdMbyYzciQsWg.

Η δομή του πληθυσμού αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας ΔΟΜΗ 2.3 (Pritchard et al., 2000). Ο αριθμός των υποπληθυσμών (Κ) ορίστηκε από 1 έως 10 με πέντε ανεξάρτητες εκτελέσεις για κάθε Κ. Και οι δύο περίοδοι καύσης και ο αριθμός αντιγραφής της αλυσίδας Markov Monte Carlo ορίστηκαν σε 100.000 σε κάθε εκτέλεση στο μοντέλο πρόσμιξης. Η τιμή K υπολογίστηκε από τη λογαριθμική πιθανότητα των δεδομένων [LnP(D)] και μια ad hoc στατιστική ΔK, με βάση τον ρυθμό μεταβολής του LnP(D) μεταξύ διαδοχικών τιμών Κ (Evanno et al., 2005). Η γενετική απόσταση του Nei (Nei, 1972) υπολογίστηκε και χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή ενός δέντρου που ενώνει γείτονες με το λογισμικό MEGA-X (Kumar et al., 2018). Η παράμετρος ανισορροπίας σύνδεσης (LD) r ² μεταξύ SNP κατά ζεύγη υπολογίστηκε με PLINK (Purcell et al., 2007), το μέγεθος του οποίου ορίστηκε στα 1.000 kb και το r ²ορίστηκε στο 0,2. Ο σχετικός πίνακας συγγένειας των 251 γραμμών υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας SPAGEDi 1.3 (Hardy και Vekemans, 2002) με τις αρνητικές τιμές μεταξύ δύο ατόμων να ορίζονται στο μηδέν.

Multi-Locus Genome-Wide Association Study

Το ML-GWAS διεξήχθη χρησιμοποιώντας το πακέτο mrMLM (https://cran.r-project.org/web/packages/mrMLM/index.html), συμπεριλαμβανομένων έξι στατιστικών μοντέλων: mrMLM (Wang et al., 2016), FASTmrMLM ( Tamba και Zhang, 2018), FASTmrEMMA (Wen et al., 2018), pLARmEB (Zhang et al., 2017), pKWmEB (Ren et al., 2018) και ISIS EM-BLASSO (Tamba et al., 2017) . Το mrMLM είναι ένα μοντέλο πολλαπλών θέσεων που περιλαμβάνει δείκτες επιλεγμένους από το MLM με τυχαία επίδραση SNP με ένα λιγότερο αυστηρό κριτήριο επιλογής (Wang et al., 2016). Το FASTmrMLM είναι σχετικά ταχύτερο με υψηλότερη στατιστική ισχύ και ακρίβεια στην εκτίμηση των QTN σε σύγκριση με το mrMLM (Tamba and Zhang, 2018). Το FASTmrEMMA συνδυάζει το MLM και την εμπειρική μέθοδο Bayes μεγιστοποίησης προσδοκιών. Το pLARmEB ενσωματώνει την παλινδρόμηση ελάχιστης γωνίας με τον εμπειρικό Bayes (Zhang et al., 2017), ενώ το pKWmEB ενσωματώνει τη δοκιμή Kruskal-Wallis με την εμπειρική Bayes (Ren et al., 2018). Το ISIS EMBLASSO μπορεί να ανιχνεύσει σημαντικές συσχετίσεις με την υψηλότερη ευρωστία και ακρίβεια σε σύγκριση με τα mrMLM και FASTmrEMMA (Tamba et al., 2017). Οι προεπιλεγμένες τιμές χρησιμοποιήθηκαν για όλες τις παραμέτρους και επιλέχθηκε το όριο λογαρίθμου πιθανοτήτων (LOD) ≥ 3 (ή P ≤ 0,0002) για τον προσδιορισμό σημαντικών QTN (Zhang et al., 2019). Για να επιβεβαιωθεί η αποτελεσματικότητα του ML-GWAS, μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος SL-GWAS, η MLM, διεξήχθη χρησιμοποιώντας το TASSEL 5.0 (Bradbury et al., 2007), ελέγχοντας τη δομή του πληθυσμού και τη συγγένεια. Το όριο ορίστηκε επίσης σε P ≤ 0,0002 [-log10(P) ≥ 3,70]. Οι προεπιλεγμένες τιμές χρησιμοποιήθηκαν για όλες τις παραμέτρους και επιλέχθηκε το όριο λογαρίθμου πιθανοτήτων (LOD) ≥ 3 (ή P ≤ 0,0002) για τον προσδιορισμό σημαντικών QTN (Zhang et al., 2019). Για να επιβεβαιωθεί η αποτελεσματικότητα του ML-GWAS, μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος SL-GWAS, η MLM, διεξήχθη χρησιμοποιώντας το TASSEL 5.0 (Bradbury et al., 2007), ελέγχοντας τη δομή του πληθυσμού και τη συγγένεια. Το όριο ορίστηκε επίσης σε P ≤ 0,0002 [-log10(P) ≥ 3,70]. Οι προεπιλεγμένες τιμές χρησιμοποιήθηκαν για όλες τις παραμέτρους και επιλέχθηκε το όριο λογαρίθμου πιθανοτήτων (LOD) ≥ 3 (ή P ≤ 0,0002) για τον προσδιορισμό σημαντικών QTN (Zhang et al., 2019). Για να επιβεβαιωθεί η αποτελεσματικότητα του ML-GWAS, μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος SL-GWAS, η MLM, διεξήχθη χρησιμοποιώντας το TASSEL 5.0 (Bradbury et al., 2007), ελέγχοντας τη δομή του πληθυσμού και τη συγγένεια. Το όριο ορίστηκε επίσης σε P ≤ 0,0002 [-log10(P) ≥ 3,70].

Δύο τύποι QTN ορίστηκαν ως σταθερά QTN. Το ένα είναι σταθερό στο μοντέλο QTN (msQTN), το οποίο αναγνωρίζεται από τουλάχιστον τέσσερα μοντέλα ML-GWAS σε ενιαίο περιβάλλον, ένα άλλο είναι σταθερό στο περιβάλλον QTN (esQTN), το οποίο αναγνωρίζεται από τουλάχιστον δύο περιβάλλοντα και το BLUP χρησιμοποιώντας το ίδιο Μοντέλο ML-GWAS.

Ανάλυση γονιδίων υποψηφίου

Με βάση το γονιδίωμα αναφοράς B73 v4 (https://www.maizegdb.org/gbrowse), τα διαθέσιμα γονίδια σε περιοχές από 100 kb ανάντη έως 100 kb κατάντη (LD του πίνακα χαρτογράφησης συσχετισμού) γύρω από τα σταθερά QTN θεωρήθηκαν ως υποψήφια . Ο σχολιασμός του υποψηφίου γονιδίου πραγματοποιήθηκε στο NCBI (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/). Τα δεδομένα έκφρασης για τα υποψήφια γονίδια συλλέχθηκαν από το qTeller (https://qteller.maizegdb.org/).

Γονιδιωματική Επιλογή

Το GS πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το μοντέλο καλύτερης γραμμικής αμερόληπτης πρόβλεψης παλινδρόμησης κορυφογραμμής (rrBLUP) (Meuwissen et al., 2001) στο πακέτο rrBLUP του λογισμικού R (Endelman, 2011). Το μοντέλο rrBLUP (μοντέλο 1) ήταν: yi=μ ∑k=1pxikβk εi, όπου yi είναι ο προβλεπόμενος φαινότυπος του i ου ^ατόμου , μ είναι ο μεγάλος μέσος όρος, xik είναι ο γονότυπος στον k ^ο δείκτης του i ^ου άτομο, p είναι ο συνολικός αριθμός δεικτών (δηλαδή, 32.853 δείκτες υψηλής ποιότητας από τη διάταξη Affymetrix), βk είναι το εκτιμώμενο τυχαίο πρόσθετο αποτέλεσμα δείκτη του k ^ουδείκτης, και εi είναι το υπολειπόμενο σφάλμα. Για να βελτιωθεί η ακρίβεια πρόβλεψης, οι σημαντικοί δείκτες που προσδιορίστηκαν από το ML-GWAS συμπεριλήφθηκαν ως σταθερές επιδράσεις στο ακόλουθο μοντέλο (μοντέλο 2): yi=μ ∑j=1mxikαj ∑k=1pxikβk εi, όπου m είναι ο αριθμός των σημαντικών δείκτες που προσδιορίζονται ML-GWAS θεωρούνται ως συμμεταβλητές σταθερού αποτελέσματος, αj είναι το σταθερό προσθετικό αποτέλεσμα του δείκτη j ^και οι υπόλοιποι όροι είναι οι ίδιοι με αυτούς που περιγράφονται στο μοντέλο 1. Δώδεκα σετ δεικτών συμπεριλήφθηκαν ως σταθερές επιδράσεις στο μοντέλο 2: τους σημαντικούς δείκτες που προσδιορίζονται από mrMLM, FASTmrMLM, FASTmrEMMA, pLARmEB, pKWmEB και ISIS EM-BLASSO. τους δείκτες που προσδιορίζονται από τουλάχιστον δύο, τρία, τέσσερα, πέντε ή έξι μοντέλα. και όλους τους σημαντικούς δείκτες που προσδιορίζονται και από τα έξι μοντέλα.

Η ακρίβεια της πρόβλεψης αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας πενταπλάσια διασταυρούμενη επικύρωση με 100 επαναλήψεις. Εν συντομία, ο πίνακας συσχέτισης χωρίστηκε τυχαία σε πέντε ίσα υποσύνολα. τέσσερα υποσύνολα θεωρήθηκαν ως ο πληθυσμός εκπαίδευσης και το υπόλοιπο σύνολο θεωρήθηκε ότι ήταν ο πληθυσμός δοκιμής. Η ακρίβεια πρόβλεψης ορίστηκε ως ο συντελεστής προσδιορισμού μεταξύ των προβλεπόμενων και των παρατηρούμενων τιμών με βάση την ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης.

Αποτελέσματα

Δομή πληθυσμού, ανισορροπία σύνδεσης και σχετική συγγένεια

Το λογισμικό STRUCTURE χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό της ομαδοποίησης Bayes από K = 1 έως 10 με πέντε ανεξάρτητες εκτελέσεις για κάθε K. Οι τιμές LnP(D) αυξήθηκαν καθώς το K αυξήθηκε από 1 σε 10 χωρίς προφανές σημείο καμπής και το ΔK έφτασε στην κορυφή του στο K = 6 (Εικόνα 1Α), υποδηλώνοντας ότι αυτό το πλαίσιο χαρτογράφησης συσχετισμού θα μπορούσε να χωριστεί σε έξι υποομάδες (Εικόνα 1Β). Κατασκευάστηκε ένα δέντρο που ενώνει γείτονες με βάση τη γενετική απόσταση του Nei και έδειξε έξι κύριες συστάδες για αυτό το πλαίσιο (Εικόνα 1C), σύμφωνα με τα αποτελέσματα ΔΟΜΗ.

Εικόνα 1 . Ανάλυση πληθυσμιακής δομής 251 αμιγών γραμμών αραβοσίτου. (Α) Εκτιμώμενα ΔK και LnP(D) στην ανάλυση STRUCUTRE. (Β) Δέντρο γειτονικής ένωσης 251 αμιγών σειρών αραβοσίτου. (Γ) Το οικόπεδο συμπλέγματος Bayes με 251 αμιγείς γραμμές αραβοσίτου όταν K = 6.

Οι έξι υποπληθυσμοί ονομάστηκαν PA, PB, Tangsipingtou (TSPT), Lancaster (LAN), BSSS και X (Συμπληρωματικός Πίνακας 1). Η υποομάδα PA, συμπεριλαμβανομένων 45 ενδογαμικών γραμμών, έτεινε να είναι βελτιωμένες γραμμές Reid, όπως οι Zheng 58 και Ye478. Η υποομάδα PB, συμπεριλαμβανομένων 45 αμιγών γραμμών, προερχόταν κυρίως από το υβρίδιο 78599 και περιελάμβανε Qi319, ND1145, κ.λπ. Η υποομάδα TSPT, συμπεριλαμβανομένων 74 αμιγών γραμμών, αποτελούνταν κυρίως από αμιγείς γραμμές όπως οι Huangzaosi και Chang7-2. Η υποομάδα LAN, συμπεριλαμβανομένων 15 ενδογαμικών γραμμών, περιείχε την αντιπροσωπευτική αμιγή σειρά Mo17. Η υποομάδα BSSS προέρχεται από τη συνθετική ποικιλία BSSS και περιελάμβανε 44 ενδογαμικές γραμμές. Η αντιπροσωπευτική της αμιγής σειρά ήταν Β73. Η υποομάδα Χ, συμπεριλαμβανομένων 28 ενδογαμικών σειρών, που προέρχεται κυρίως από το υβρίδιο Xianyu335 που καλλιεργείται ευρέως στην Κίνα.

Η LD διασπάστηκε διαφορετικά στα 10 χρωμοσώματα. Το χρωμόσωμα 7 είχε τον πιο γρήγορο ρυθμό διάσπασης και το χρωμόσωμα 4 τον πιο αργό. Η μέση απόσταση διάσπασης της LD σε όλα τα χρωμοσώματα ήταν ~100 kb, όπου η παράμετρος LD (r ² ) έπεσε στο μισό της μέγιστης τιμής της (Εικόνα 2Α). Η μέση τιμή συγγένειας ανά ζεύγη ήταν 0,076. Οι κατά ζεύγη σχετικές τιμές συγγένειας 0 αντιπροσώπευαν το 64,64% όλων των αξιών συγγένειας, οι τιμές από 0 έως 0,2 αντιστοιχούσαν στο 88,03% και οι τιμές gt;0,5 αντιστοιχούσαν μόνο στο 4,07% (Εικόνα 2Β). Αυτό το αποτέλεσμα αποκάλυψε ότι οι 251 ενδογαμικές σειρές που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη σχετίζονταν εξ αποστάσεως.

Εικόνα 2 . Ανισορροπία σύνδεσης μεταξύ των 10 χρωμοσωμάτων (Α) και ανά ζεύγη σχετική συγγένεια για 251 αμιγείς γραμμές αραβοσίτου (Β) .

Φαινοτυπική παραλλαγή στο KMC

Τα περιγραφικά στατιστικά στοιχεία για το KMC παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Το KMC έδειξε άφθονη διακύμανση μεταξύ των 251 γραμμών σε κάθε περιβάλλον και συσχετίστηκε θετικά μεταξύ των διαφορετικών περιβαλλόντων (Εικόνα 3). Το KMC σε κάθε περιβάλλον προσάρμοσε περίπου μια κανονική κατανομή με μικρή λοξότητα και κύρτωση και υψηλή τιμή W (P gt; 0,05) (Πίνακας 1, Εικόνα 3), υποδηλώνοντας ότι το KMC ελεγχόταν από πολλαπλούς γενετικούς τόπους σε αυτό το πλαίσιο χαρτογράφησης συσχέτισης. Η ANOVA έδειξε ότι το περιβάλλον άσκησε σημαντική επίδραση στο KMC (Συμπληρωματικός Πίνακας 2) και η κληρονομικότητα ήταν υψηλή (67,36–75,86%) (Πίνακας 1).

Πίνακας 1 . Φαινοτυπική απόδοση, συνιστώσα διακύμανσης και κληρονομικότητα του KMC.

Εικόνα 3 . Η συσχέτιση και η κατανομή συχνοτήτων του KMC σε τρία περιβάλλοντα. Το επάνω πλαίσιο είναι συντελεστές συσχέτισης και το κάτω πλαίσιο είναι διαγράμματα διασποράς. Το ιστόγραμμα αντιπροσωπεύει την κατανομή συχνότητας του χαρακτηριστικού. ***το επίπεδο σημαντικότητας στο P lt; 0,001.

Με βάση τις τιμές BLUP στα τρία περιβάλλοντα, 11 από τις 251 γραμμές έδειξαν χαμηλό KMC (κάτω από 27% υγρασία) (ID: 110, 111, 114, 131, 188, 209, 235, 242, 246, 2497, και . , και αυτά σημειώνονται με έντονους χαρακτήρες στον Συμπληρωματικό Πίνακα 1. Πενήντα πέντε γραμμές έδειξαν υψηλό KMC (πάνω από 40%) και οι υπόλοιπες γραμμές έδειξαν μέτριο KMC (Συμπληρωματικός Πίνακας 1). Υπήρξε σημαντική διαφορά στο KMC μεταξύ των έξι υποπληθυσμών. το KMC της υποομάδας Χ ήταν το χαμηλότερο και αυτό της υποομάδας PA ήταν το υψηλότερο (Εικόνα 4Α).

Εικόνα 4 . Οικόπεδο βιολιού (Α) του KMC και (Β) του αριθμού των ευνοϊκών αλληλόμορφων για το KMC σε έξι υποπληθυσμούς αυτού του πίνακα χαρτογράφησης συσχετισμού. Διαφορετικά γράμματα υποδεικνύουν σημαντική διαφορά στο P lt; 0,001 που εκτιμάται από το Student’s t-test.

Multi-Locus Genome-Wide Association Study of KMC

Συνολικά ανιχνεύθηκαν 98 QTN σε NT, XX, SY και BLUP σε όλα τα περιβάλλοντα από τα έξι μοντέλα ML-GWAS και το καθένα εξήγησε το 0,67–26,96% της φαινοτυπικής διακύμανσης στο KMC (Συμπληρωματικός Πίνακας 3). Τριάντα οκτώ, 35, 23, 27, 34 και 39 QTN ανιχνεύθηκαν από mrMLM (Συμπληρωματικό Σχήμα 1), FASTmrMLM (Συμπληρωματικό Σχήμα 2), FASTmrEMMA (Συμπληρωματικό Σχήμα 3), PLARmEB και PKSWm (Συμπληρωματικό Σχήμα 1) EM-BLASSO, αντίστοιχα. Ωστόσο, μόνο 7 QTN εντοπίστηκαν σε NT, XX, SY και BLUP σε όλα τα περιβάλλοντα από το μοντέλο SL-GWAS (MLM) (Συμπληρωματικό Σχήμα 5, Συμπληρωματικός Πίνακας 3). Αναμένεται για το qKMC7.4, τα υπόλοιπα 6 QTN επικαλύπτονται με αυτά από μοντέλα ML-GWAS.

Μεταξύ 98 QTN, 44, 27, 16, 7 και 4 QTN ανιχνεύθηκαν ταυτόχρονα από τουλάχιστον δύο, τρία, τέσσερα, πέντε ή έξι μοντέλα ML-GWAS, αντίστοιχα. 25, 25, 32 και 42 ανιχνεύθηκαν σε NT, XX, SY και BLUP, αντίστοιχα. Ωστόσο, δεν ανιχνεύθηκε QTN σε τρία περιβάλλοντα και BLUP, και μόνο τρία QTN (qKMC2.15, qKMC6.1 και qKMC8.2) εντοπίστηκαν σε δύο περιβάλλοντα και BLUP.

Έντεκα QTN θεωρήθηκαν σταθερά. Αυτά κατανεμήθηκαν στα χρωμοσώματα 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 και 10 (Πίνακας 2). Μεταξύ των 11 σταθερών QTN, 11 ήταν msQTN, 1 ήταν esQTN και 1 (qKMC2.15) ήταν κοινό μεταξύ msQTN και esQTN. Επτά από αυτά αλληλεπικαλύπτονταν προηγουμένως αναφερόμενες γονιδιωματικές περιοχές και οι υπόλοιπες τέσσερις ήταν πιθανώς νέοι τόποι. Μόνο ένα QTN, το qKMC5.6, αντιπροσώπευε περισσότερο από το 10% της φαινοτυπικής παραλλαγής (12,41–23,27%) και μπορεί να είναι ένας σημαντικός γενετικός τόπος για το KMC.

Πίνακας 2 . Σταθερά QTN για KMC που ανιχνεύονται ταυτόχρονα από τουλάχιστον τέσσερα μοντέλα σε ομοιόμορφο περιβάλλον ή σε τουλάχιστον δύο περιβάλλοντα και BLUP χρησιμοποιώντας το ίδιο μοντέλο ML-GWAS.

Υποψήφια γονίδια για KMC

Σύμφωνα με το LD σε αυτό το πλαίσιο συσχέτισης (Εικόνα 2Α), 63 υποψήφια γονίδια ταυτοποιήθηκαν σε 100 kb ανάντη και κατάντη των 11 σταθερών QTN και η έκφρασή τους στον πυρήνα ποικίλλει ευρέως μεταξύ 11 χρονικών σημείων μετά την επικονίαση (Συμπληρωματικός Πίνακας 4). Δέκα από αυτά τα γονίδια έδειξαν υψηλή έκφραση (FPKM ≥ 20), τα οποία σημειώθηκαν με έντονη γραφή στον Συμπληρωματικό Πίνακα 4, υποδηλώνοντας ότι μπορεί να συμμετέχουν στην απώλεια υγρασίας του πυρήνα. Εννέα από τα γονίδια κωδικοποιούν πρωτεΐνες με εκχωρημένες λειτουργίες σε πολλαπλές βιολογικές οδούς και το υπόλοιπο γονίδιο κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη άγνωστης λειτουργίας.

Ευνοϊκή εξόρυξη αλληλίων

Με βάση τις τιμές BLUP στα τρία περιβάλλοντα, εξορύχθηκαν τα ευνοϊκά αλληλόμορφα 98 QTN (Συμπληρωματικός Πίνακας 5). Το αναγνωριστικό εγγενούς γραμμής. Εκατόν δέκα φιλοξενούν τα πιο ευνοϊκά αλληλόμορφα (69) και τις αμιγείς γραμμές ID. Το είκοσι ένα φιλοξενεί τα μικρότερα ευνοϊκά αλληλόμορφα (21). Σε επίπεδο ομάδας, βρήκαμε μια σημαντική αρνητική συσχέτιση μεταξύ του KMC και του αριθμού των ευνοϊκών αλληλόμορφων σε κάθε αμιγή γραμμή (R ² = 0,68, κλίση = -0,41, τομή = 53,17, P lt; 0,001) χρησιμοποιώντας την ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης, υποδεικνύοντας ότι η πυραμιδοποίηση αυτών των ευνοϊκών αλληλόμορφων θα μπορούσε να μειώσει αποτελεσματικά το KMC. Υπήρξε σημαντική διαφορά στον αριθμό των ευνοϊκών αλληλόμορφων μεταξύ των έξι υποπληθυσμών. ο αριθμός των ευνοϊκών αλληλόμορφων της υποομάδας Χ ήταν ο μεγαλύτερος (48) και αυτός της υποομάδας ΡΑ ήταν ο μικρότερος (32) (Εικόνα 4Β).

Γονιδιωματική Επιλογή KMC

Η μέση ακρίβεια πρόβλεψης ήταν 0,12, 0,11, 0,13 και 0,17 στα NT, XX, SY και BLUP, αντίστοιχα, όταν και οι 32.853 δείκτες σε ολόκληρο το γονιδίωμα συμπεριλήφθηκαν στο μοντέλο 1 (Πίνακας 3). Για να επιτευχθεί η βέλτιστη ακρίβεια πρόβλεψης, συμπεριλήφθηκαν 12 διαφορετικά σύνολα δεικτών ως εφέ επιδιόρθωσης στο μοντέλο 2. Σημαντική αύξηση στην ακρίβεια πρόβλεψης σημειώθηκε όταν χρησιμοποιήθηκαν δείκτες που προέρχονται από ML-GWAS: οι ακρίβειες πρόβλεψης βασίζονται σε δείκτες που ανιχνεύθηκαν από μεμονωμένο μοντέλο ML-GWAS ήταν σχεδόν τα ίδια και ήταν περίπου 0,34 στο NT, 0,53 στο XX, 0,29 στο SY και 0,59 στο BLUP (Πίνακας 3). Όταν όλοι οι σημαντικοί δείκτες που ανιχνεύθηκαν και από τα έξι μοντέλα ML-GWAS ενσωματώθηκαν στο μοντέλο GS, η ακρίβεια πρόβλεψης ήταν η υψηλότερη: 0,54 στο NT, 0,64 στο XX, 0,58 στο SY και 0,76 στο BLUP (Πίνακας 3).

Πίνακας 3 . Η ακρίβεια πρόβλεψης του KMC κατά τη χρήση δεικτών σε διαφορετικά μοντέλα ML-GWAS σε τρία περιβάλλοντα και BLUP.

Για να διερευνήσουμε εάν η χρήση QTN που εντοπίζονται ταυτόχρονα σε πολλαπλά μοντέλα ML-GWAS θα μπορούσε να βελτιώσει την ακρίβεια πρόβλεψης, πραγματοποιήσαμε GS χρησιμοποιώντας QTN που προσδιορίζονται σε τουλάχιστον δύο, τρία, τέσσερα, πέντε ή έξι μοντέλα. Η χρήση των QTN που προσδιορίζονται σε τουλάχιστον δύο, τρία ή τέσσερα μοντέλα διατηρούν ένα σχετικά υψηλό επίπεδο πρόβλεψης, αλλά τα QTN που προσδιορίζονται σε πέντε ή έξι μοντέλα παρείχαν μικρό πλεονέκτημα στην πρόβλεψη του KMC (Πίνακας 3). Επτά QTN επιλέχθηκαν τυχαία από τα 44 QTN που προσδιορίστηκαν σε τουλάχιστον δύο μοντέλα (επαναλαμβανόμενα 5 φορές) σε διεξαγόμενο GS και η μέση ακρίβεια πρόβλεψης ήταν σχετικά χαμηλή: 0,19 σε NT, 0,15 σε XX, 0,11 σε SY και 0,19 σε BLUP , σύμφωνα με τα αποτελέσματα που ελήφθησαν από το GS χρησιμοποιώντας QTN που προσδιορίζονται σε τουλάχιστον πέντε μοντέλα. Αυτό μπορεί να οφείλεται στους μικρότερους αριθμούς QTN, οι οποίοι εξηγούν μόνο ένα μικρό κλάσμα της φαινοτυπικής διακύμανσης.

Συζήτηση

Σε αυτή τη μελέτη, οι 251 αμιγείς σειρές αραβοσίτου σπάρθηκαν σε τρεις ημερομηνίες ανάλογα με τις περιόδους ανάπτυξής τους, επιτρέποντάς μας να μετρήσουμε το KMC κάθε γραμμής σε παρόμοιες περιόδους σε κάθε περιβάλλον. Ο μετρητής υγρασίας χειρός χρησιμοποιήθηκε για τη μέτρηση KMC, αυτή είναι μια αξιόπιστη μέθοδος και έχει αναφερθεί ότι είναι χρήσιμη για την αξιολόγηση γενετικών υλικών για χαρτογράφηση QTL (Sala et al., 2006; Kebede et al., 2016) και GWAS (Zhou et al., 2018· Li et al., 2021). Ωστόσο, παρατηρήσαμε έναν σημαντικό γονότυπο ανά περιβαλλοντική αλληλεπίδραση και σχετικά χαμηλούς συντελεστές συσχέτισης (0,44-0,58) μεταξύ των περιβαλλόντων. Αυτό είναι χαρακτηριστικό επειδή η θερμοκρασία, η υγρασία του αέρα και οι βροχοπτώσεις είναι άνιση μεταξύ των περιβαλλόντων, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι αλληλεπιδράσεις γονότυπου-περιβάλλοντος πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την αναπαραγωγή αραβοσίτου. Παρά το ζήτημα αυτό, Στόχος μας ήταν να αποκτήσουμε σταθερούς γενετικούς τόπους που συμβάλλουν σταθερά στο KMC. Όπως περιγράφεται από τους Zhang et al. (2019), τα QTN που προσδιορίζονται από πολλά μοντέλα είναι συνήθως αξιόπιστα όταν εφαρμόζονται διάφορες μέθοδοι ML-GWAS στο ίδιο σύνολο δεδομένων. Για να μειώσουμε τα ψευδώς θετικά σήματα και να ανιχνεύσουμε έναν καθορισμένο αριθμό αληθινών θετικών τόπων, θεωρήσαμε δύο τύπους QTN ως σταθερούς, ο ένας είναι το msQTN, το οποίο αναγνωρίζεται από τουλάχιστον τέσσερα μοντέλα ML-GWAS σε ενιαίο περιβάλλον και ο άλλος είναι το esQTN , το οποίο αναγνωρίζεται από τουλάχιστον δύο περιβάλλοντα και BLUP χρησιμοποιώντας το ίδιο μοντέλο ML-GWAS.

Ενενήντα οκτώ QTN αναγνωρίστηκαν από έξι μοντέλα ML-GWAS σε τρία περιβάλλοντα και σε BLUP στα τρία περιβάλλοντα. έντεκα θεωρήθηκαν σταθερά QTN. Μόνο ένα QTN, το qKMC5.6, εξήγησε περισσότερο από το 10% της φαινοτυπικής παραλλαγής, σύμφωνα με προηγούμενες μελέτες στις οποίες το KMC ελεγχόταν κυρίως από πολυάριθμους γενετικούς τόπους δευτερεύουσας επίδρασης (Kebede et al., 2016; Song et al., 2017) . Από αυτά τα σταθερά QTN, 7 εντοπίστηκαν σε γονιδιωματικές περιοχές που αναφέρθηκαν από προηγούμενες μελέτες, επιβεβαιώνοντας την ακρίβεια της ανίχνευσης QTN από το ML-GWAS. Πέντε QTN (qKMC1.4, qKMC1.5, qKMC2.15, qKMC5.6 και qKMC10.1) εντοπίστηκαν στις μετα-QTL περιοχές που εκτιμήθηκαν από τους Xiang et al. (2012) και Sala et al. (2012). Επιπλέον, το qKMC3.15 εντοπίστηκε στις περιοχές QTL που αναφέρθηκαν από τους Yin et al. (2020b), και το qKMC5.15 επικαλύπτεται με μια περιοχή QTL που προσδιορίζεται από τους Li et al. (2021). Κυρίως,

Η ανάλυση υποψηφίων γονιδίων των σταθερών QTN είναι απαραίτητη για περαιτέρω κλωνοποίηση γονιδίων και λειτουργική επαλήθευση. Μέχρι σήμερα, έχουν ταυτοποιηθεί μόνο δύο γονίδια στα οποία βρίσκονται τα κύρια QTL για KMC (Li et al., 2021). Σε αυτή τη μελέτη, εντοπίστηκαν 63 υποψήφια γονίδια που περιβάλλουν τα 11 σταθερά QTN. Μεταξύ αυτών των γονιδίων, 10 εκφράστηκαν σε μεγάλο βαθμό στον πυρήνα σε διαφορετικά χρονικά σημεία μετά την επικονίαση, υποδηλώνοντας ότι ενδέχεται να επηρεάσουν την απώλεια νερού του πυρήνα. Δεν μπορούμε να προσδιορίσουμε με ακρίβεια ποια είναι αιτιολογικά γονίδια που σχετίζονται με το KMC με βάση τα παρόντα δεδομένα. Ωστόσο, τέσσερα από τα υποψήφια γονίδια (Zm00001d028560, Zm00001d005546, Zm00001d014742 και Zm00001d012439) τράβηξαν την προσοχή μας.

Το Zm00001d028560, ένα υποψήφιο γονίδιο για qKMC1.5, κωδικοποιεί μια επαναλαμβανόμενη πρωτεϊνική κινάση πλούσια σε λευκίνη που έχει προταθεί ότι έχει σημαντικό ρόλο στη σηματοδότηση κατά την αναγνώριση του παθογόνου (Romeis, 2001· Afzal et al., 2007). Το ομόλογο γονίδιο Arabidopsis, FEI 1, συμμετέχει στην επιμήκυνση του κυτταρικού τοιχώματος (Xu et al., 2008; Basu et al., 2016). Είναι ενδιαφέρον ότι αυτό το γονίδιο εντοπίστηκε στις περιοχές QTL για την αντοχή στη σήψη των αυτιών αραβοσίτου που προσδιορίστηκε από τους Butrón et al. (2019), Martin et al. (2012) και Robertson-Hoyt et al. (2007a). Προηγούμενες μελέτες έχουν αναφέρει ότι το KMC συσχετίζεται αρνητικά με την αντοχή στη σήψη των αυτιών του καλαμποκιού (Robertson-Hoyt et al., 2007b; Kebede et al., 2016). Επιπλέον, οι Xiang et al. (2012) ανέφεραν 14 πλειοτροπικά μετα-QTL που σχετίζονται τόσο με την αντοχή στη σήψη των αυτιών όσο και με το KMC στον αραβόσιτο.

Το Zm00001d005546, ένα υποψήφιο γονίδιο για το qKMC2.15, κωδικοποιεί την πυροφωσφορυλάση της ADP-γλυκόζης (AGPase), η οποία παρέχει το νουκλεοτιδικό σάκχαρο ADP-γλυκόζη και επομένως αποτελεί το πρώτο βήμα στη βιοσύνθεση αμύλου (Slattery et al., andarotnyer; 2000; 2009). Κατά τη διάρκεια της περιόδου πλήρωσης του πυρήνα του καλαμποκιού, η δραστηριότητα της AGPase και η σύνθεση αμύλου βελτιώθηκαν σημαντικά αυξάνοντας την έκφραση της AGPase (Ozbun et al., 1973; Li et al., 2010). Επιπλέον, το Zm00001d005546 βρίσκεται σε μια περιοχή QTL που σχετίζεται με τη διαδικασία πλήρωσης του πυρήνα αραβοσίτου που προσδιορίζεται από τους Yin et al. (2020a). Η πλήρωση του πυρήνα είχε αξιοσημείωτη επίδραση στον ρυθμό ξήρανσης του πυρήνα πριν και μετά τη φυσιολογική ωρίμανση στον αραβόσιτο (Jia et al., 2020). Επομένως, υποθέτουμε ότι η υψηλή έκφραση του Zm00001d005546 μπορεί να έχει προωθήσει τη σύνθεση αμύλου στον πυρήνα, αυξάνοντας τον ρυθμό πλήρωσης του πυρήνα, και ως εκ τούτου επιταχύνοντας τον ρυθμό αφυδάτωσης του πυρήνα πριν από τη φυσιολογική ωρίμανση. Αυτό μπορεί να έχει παρατείνει το χρόνο αφυδάτωσης του πυρήνα στο πεδίο και τελικά να έχει ως αποτέλεσμα χαμηλό KMC. Αυτή η εξήγηση παρέχει επίσης μια μοριακή υπόθεση για το φαινόμενο της αναπαραγωγής αραβοσίτου στο οποίο μια υβριδική ή αμιγής γραμμή με υψηλό ρυθμό πλήρωσης πυρήνα έχει γενικά χαμηλό KMC (Johnson and Tanner, 1972; Kang and Zuber, 1989). Απαιτούνται περισσότερα πειράματα για να αποσαφηνιστεί η λειτουργία και ο μηχανισμός του Zm00001d005546. Kang και Zuber, 1989). Απαιτούνται περισσότερα πειράματα για να αποσαφηνιστεί η λειτουργία και ο μηχανισμός του Zm00001d005546. Kang και Zuber, 1989). Απαιτούνται περισσότερα πειράματα για να αποσαφηνιστεί η λειτουργία και ο μηχανισμός του Zm00001d005546.

Το Zm00001d014742 κωδικοποιεί την πρωτεΐνη της περιοχής F-box και είναι ένα υποψήφιο γονίδιο για το κύριο QTN, qKMC5.6. Το ομόλογο γονίδιο Arabidopsis, AtSKIP31, εμπλέκεται στην ανάπτυξη της πρωτογενούς ρίζας υπό ανεπάρκεια αζώτου και ρυθμίζει την αποτελεσματικότητα χρήσης του αζώτου (Hong et al., 2017). Οι αποδόσεις χρήσης αζώτου σχετίζονται με την απόδοση και την ωρίμανση των κόκκων (Wang W. et al., 2018), οι οποίες έχουν θετική συσχέτιση με το KMC (Zhou et al., 2018; Li et al., 2021). Το Zm00001d012439, ένα υποψήφιο γονίδιο για το νέο QTN, qKMC8.3, κωδικοποιεί την ιστόνη Η4, η οποία μπορεί να επηρεάσει τη δραστηριότητα μεταγραφής γονιδίου μέσω τροποποίησης ιστόνης (Heintz, 1991).

Σε αυτή τη μελέτη, 251 αμιγείς γραμμές αραβοσίτου χωρίστηκαν σε έξι υποομάδες, δηλαδή PA, PB, TSPT, BASSS, LAN και X. Μεταξύ αυτών των έξι υποομάδων, η υποομάδα PA είχε το υψηλότερο KMC και τον λιγότερο αριθμό ευνοϊκών αλληλόμορφων για το KMC. Ωστόσο, η υποομάδα PA περιείχε πολλαπλές ελίτ συγγενείς σειρές, όπως οι Ye478 και Zheng58, και έπαιξαν σημαντικό ρόλο στην αναπαραγωγή αραβοσίτου στην Κίνα τα τελευταία 40 χρόνια (Li and Wang, 2010). Η υποομάδα Χ είχε το χαμηλότερο KMC και τον μεγαλύτερο αριθμό ευνοϊκών αλληλόμορφων για το KMC και έχει εφαρμοστεί σταδιακά στην αναπαραγωγή αραβοσίτου στην Κίνα (Zhao et al., 2018). Αυτό το φαινόμενο οφείλεται κυρίως στις αλλαγές των στόχων αναπαραγωγής αραβοσίτου σε διαφορετικές περιόδους στην Κίνα. Πριν από το 2010, η συγκομιδή αραβοσίτου βασιζόταν κυρίως στη χειρωνακτική. Οι αγρότες προτιμούσαν να φυτεύουν τις ποικιλίες με μεγάλο στάχυ σε συνθήκες χαμηλής πυκνότητας για να εξασφαλίσουν την απόδοση. Οι Κινέζοι κτηνοτρόφοι αραβοσίτου αύξησαν τις αποδόσεις παρατείνοντας την περίοδο ανάπτυξης. Η υποομάδα PA είχε τα χαρακτηριστικά των μεγάλων αυτιών και της μεγάλης περιόδου ανάπτυξης, η οποία ήταν σύμφωνη με τους στόχους αναπαραγωγής εκείνη την εποχή (Li and Wang, 2010). Η αμιγής σειρά ή υβρίδιο καλαμποκιού με μεγάλο στάχυ και μακρά περίοδο ανάπτυξης έτεινε σε υψηλά KMC (Zhou et al., 2018; Li et al., 2021). Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη του αγροτικού εκσυγχρονισμού, η μηχανική συγκομιδή σιτηρών είναι η αναπτυσσόμενη κατεύθυνση της παραγωγής αραβοσίτου (Li et al., 2017). Οι Κινέζοι κτηνοτρόφοι αραβοσίτου έχουν επικεντρωθεί όλο και περισσότερο στο KMC. Έτσι, αναπαράχθηκε μια νέα ομάδα ετερώσεων, η Υποομάδα Χ. Η υποομάδα Χ είχε μικρή περίοδο ανάπτυξης και χαμηλή KMC, η οποία ήταν κατάλληλη για μηχανική συγκομιδή κόκκου αραβοσίτου (Zhao et al., 2018). Η υποομάδα PA είχε τα χαρακτηριστικά των μεγάλων αυτιών και της μεγάλης περιόδου ανάπτυξης, η οποία ήταν σύμφωνη με τους στόχους αναπαραγωγής εκείνη την εποχή (Li and Wang, 2010). Η αμιγής σειρά ή υβρίδιο καλαμποκιού με μεγάλο στάχυ και μακρά περίοδο ανάπτυξης έτεινε σε υψηλά KMC (Zhou et al., 2018; Li et al., 2021). Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη του αγροτικού εκσυγχρονισμού, η μηχανική συγκομιδή σιτηρών είναι η αναπτυσσόμενη κατεύθυνση της παραγωγής αραβοσίτου (Li et al., 2017). Οι Κινέζοι κτηνοτρόφοι αραβοσίτου έχουν επικεντρωθεί όλο και περισσότερο στο KMC. Έτσι, αναπαράχθηκε μια νέα ομάδα ετερώσεων, η Υποομάδα Χ. Η υποομάδα Χ είχε μικρή περίοδο ανάπτυξης και χαμηλή KMC, η οποία ήταν κατάλληλη για μηχανική συγκομιδή κόκκου αραβοσίτου (Zhao et al., 2018). Η υποομάδα PA είχε τα χαρακτηριστικά των μεγάλων αυτιών και της μεγάλης περιόδου ανάπτυξης, η οποία ήταν σύμφωνη με τους στόχους αναπαραγωγής εκείνη την εποχή (Li and Wang, 2010). Η αμιγής σειρά ή υβρίδιο καλαμποκιού με μεγάλο στάχυ και μακρά περίοδο ανάπτυξης έτεινε σε υψηλά KMC (Zhou et al., 2018; Li et al., 2021). Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη του αγροτικού εκσυγχρονισμού, η μηχανική συγκομιδή σιτηρών είναι η αναπτυσσόμενη κατεύθυνση της παραγωγής αραβοσίτου (Li et al., 2017). Οι Κινέζοι κτηνοτρόφοι αραβοσίτου έχουν επικεντρωθεί όλο και περισσότερο στο KMC. Έτσι, αναπαράχθηκε μια νέα ομάδα ετερώσεων, η Υποομάδα Χ. Η υποομάδα Χ είχε μικρή περίοδο ανάπτυξης και χαμηλή KMC, η οποία ήταν κατάλληλη για μηχανική συγκομιδή κόκκου αραβοσίτου (Zhao et al., 2018). Η αμιγής σειρά ή υβρίδιο καλαμποκιού με μεγάλο στάχυ και μακρά περίοδο ανάπτυξης έτεινε σε υψηλά KMC (Zhou et al., 2018; Li et al., 2021). Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη του αγροτικού εκσυγχρονισμού, η μηχανική συγκομιδή σιτηρών είναι η αναπτυσσόμενη κατεύθυνση της παραγωγής αραβοσίτου (Li et al., 2017). Οι Κινέζοι κτηνοτρόφοι αραβοσίτου έχουν επικεντρωθεί όλο και περισσότερο στο KMC. Έτσι, αναπαράχθηκε μια νέα ομάδα ετερώσεων, η Υποομάδα Χ. Η υποομάδα Χ είχε μικρή περίοδο ανάπτυξης και χαμηλή KMC, η οποία ήταν κατάλληλη για μηχανική συγκομιδή κόκκου αραβοσίτου (Zhao et al., 2018). Η αμιγής σειρά ή υβρίδιο καλαμποκιού με μεγάλο στάχυ και μακρά περίοδο ανάπτυξης έτεινε σε υψηλά KMC (Zhou et al., 2018; Li et al., 2021). Τα τελευταία χρόνια, με την ανάπτυξη του αγροτικού εκσυγχρονισμού, η μηχανική συγκομιδή σιτηρών είναι η αναπτυσσόμενη κατεύθυνση της παραγωγής αραβοσίτου (Li et al., 2017). Οι Κινέζοι κτηνοτρόφοι αραβοσίτου έχουν επικεντρωθεί όλο και περισσότερο στο KMC. Έτσι, αναπαράχθηκε μια νέα ομάδα ετερώσεων, η Υποομάδα Χ. Η υποομάδα Χ είχε μικρή περίοδο ανάπτυξης και χαμηλή KMC, η οποία ήταν κατάλληλη για μηχανική συγκομιδή κόκκου αραβοσίτου (Zhao et al., 2018). ήταν ράτσας. Η υποομάδα Χ είχε μικρή περίοδο ανάπτυξης και χαμηλή KMC, η οποία ήταν κατάλληλη για μηχανική συγκομιδή κόκκου αραβοσίτου (Zhao et al., 2018). ήταν ράτσας. Η υποομάδα Χ είχε μικρή περίοδο ανάπτυξης και χαμηλή KMC, η οποία ήταν κατάλληλη για μηχανική συγκομιδή κόκκου αραβοσίτου (Zhao et al., 2018).

Με την πρόοδο στην τεχνολογία αλληλούχισης και τη μείωση του κόστους δοκιμών, το GS έχει εφαρμοστεί ευρέως στην αναπαραγωγή φυτών. Τα προσαρμοσμένα μοντέλα GS πρέπει να αντιμετωπίσουν το γεγονός ότι ο αριθμός των δεικτών (p) υπερβαίνει κατά πολύ τον αριθμό των ατόμων (n) (de los Campos et al., 2013). Κατά συνέπεια, όταν ένα μοντέλο GS που εξετάζει την αθροιστική επίδραση κάθε δείκτη προσαρμόζεται σε τόσο μεγάλα p και μικρά n δεδομένα, θα υπάρχει ένας άπειρος αριθμός εκτιμήσεων μέγιστης πιθανότητας αυτών των επιδράσεων (Gianola, 2013). Το rrBLUP ενσωματώνει όλες τις πληροφορίες δείκτη για την πρόβλεψη μιας μεμονωμένης εκτιμώμενης τιμής γονιδιώματος ενώ ταυτόχρονα εφαρμόζει μια συνάρτηση τιμωρίας για τον περιορισμό των τιμών που μπορεί να ισούται με κάθε δείκτη που προέβλεψε τις συνεισφορές προσθέτων, το οποίο είναι ένα αποτελεσματικό μοντέλο για να ξεπεραστεί αυτό το ζήτημα (Meuwissen et al., 2001). Σε αυτή τη μελέτη, το p είναι 32.853, ενώ το n είναι μόνο 251. Έτσι, Το rrBLUP επιλέχθηκε για τη διεξαγωγή GS. Όταν χρησιμοποιήσαμε 32.853 δείκτες σε ολόκληρο το γονιδίωμα, αποκτήσαμε χαμηλότερη ακρίβεια πρόβλεψης (0,11–0,17). Ωστόσο, υψηλότερα επίπεδα πρόβλεψης επιτεύχθηκαν εύκολα όταν χρησιμοποιήθηκαν οι δείκτες που προέρχονται από το ML-GWAS που περιλαμβάνονται ως εφέ επιδιόρθωσης. Η ακρίβεια πρόβλεψης ήταν ακόμα υψηλή (0,26–0,56) όταν συμπεριλήφθηκαν μόνο 16 σταθεροί δείκτες που προσδιορίστηκαν από τουλάχιστον τέσσερα μοντέλα. Παρόμοια ευρήματα αναφέρθηκαν για τον αριθμό σειράς του πυρήνα αραβοσίτου (An et al., 2020), την αντίσταση στη μάστιγα των νότιων φύλλων καλαμποκιού και τη γκρίζα κηλίδα των φύλλων (Bian and Holland, 2017) και την ανοχή αραβοσίτου χαμηλή σε φώσφορο (Xu et al., 2018) . Επομένως, η χρήση ενός μικρού συνόλου δεικτών που προσδιορίζονται από πολλαπλές μεθόδους ML-GWAS ως σταθερά αποτελέσματα σε ένα μοντέλο rrBLUP είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την πρόβλεψη KMC στη μοριακή αναπαραγωγή αραβοσίτου και μπορεί να εξοικονομήσει αποτελεσματικά χρόνο και κόστος.

συμπεράσματα

Ενενήντα οκτώ QTN για KMC αναγνωρίστηκαν χρησιμοποιώντας έξι μοντέλα ML-GWAS σε τρία περιβάλλοντα και BLUP σε τρία περιβάλλοντα. Έντεκα QTN θεωρήθηκαν σταθερά. Επτά σταθερά QTN αντιστοιχούσαν σε περιοχές QTL που αναφέρθηκαν προηγουμένως, ενώ τα υπόλοιπα τέσσερα ήταν πιθανώς νέοι τόποι. Εξήντα τρία υποψήφια γονίδια ταυτοποιήθηκαν εντός μπλοκ LD των 11 σταθερών QTN. Μεταξύ αυτών των υποψηφίων, 10 ενδέχεται να επηρεάσουν την απώλεια νερού από τον πυρήνα του αραβοσίτου. Τα υψηλά επίπεδα πρόβλεψης επιτεύχθηκαν εύκολα όταν οι δείκτες που σχετίζονται με το KMC συμπεριλήφθηκαν ως σταθερά αποτελέσματα στο GS. Η καλύτερη στρατηγική ήταν να ενσωματωθούν όλοι οι δείκτες που σχετίζονται με το KMC που προσδιορίστηκαν και από τα έξι μοντέλα ML-GWAS. Αυτά τα αποτελέσματα διευκολύνουν την κατανόησή μας για τη γενετική βάση του KMC και παρέχουν χρήσιμες πληροφορίες για τη μείωση του KMC στην αναπαραγωγή αραβοσίτου.

Δήλωση διαθεσιμότητας δεδομένων

Οι πρωτότυπες συνεισφορές που παρουσιάζονται στη μελέτη περιλαμβάνονται στο άρθρο/Συμπληρωματικό Υλικό, περαιτέρω έρευνες μπορούν να απευθύνονται στον/τους αντίστοιχο/ους συγγραφέα/ους.

Συνεισφορές Συγγραφέων

Ο GZ και ο DH σχεδίασαν το πείραμα και έγραψαν το χειρόγραφο. Οι GZ, YM, LX, GC, ZZ, XS, HZ, HL, MS και DH πραγματοποίησαν τα πειράματα και συνέλεξαν τα φαινοτυπικά δεδομένα. Οι GZ και QZ ανέλυσαν τα γονοτυπικά και φαινοτυπικά δεδομένα. Όλοι οι συγγραφείς διάβασαν και ενέκριναν το τελικό χειρόγραφο.

Χρηματοδότηση

Αυτή η μελέτη υποστηρίχθηκε από το Jiangsu Agriculture Science and Technology Innovation Fund, Κίνα [CX(19)3049], το Scientific and Technological Project of Jiangsu Province, China (BE2018325) και το Earmarked Fund for Jiangsu Agricultural Industry Technology System, Κίνα.

Σύγκρουση συμφερόντων

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

Ευχαριστίες

Οι συγγραφείς θα ήθελαν να ευχαριστήσουν την TopEdit (www.topeditsci.com) για τη γλωσσική βοήθεια κατά την προετοιμασία αυτού του χειρογράφου.

Συμπληρωματικό υλικό

Το συμπληρωματικό υλικό για αυτό το άρθρο βρίσκεται στο διαδίκτυο στη διεύθυνση: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2021.697688/full#supplementary-material

Συμπληρωματικό Σχήμα 1. Διαγράμματα Μανχάταν (αριστερά) και τεταρτημόριο-τεταρτημόριο (δεξιά) των αποτελεσμάτων ML-GWAS χρησιμοποιώντας το μοντέλο mrMLM. Οι τέσσερις κύκλοι της πλοκής του Μανχάταν από μέσα προς τα έξω δείχνουν το αποτέλεσμα σε Nantong (NT), Xinxiang (XX), Sanya (SY) και καλύτερη γραμμική αμερόληπτη πρόβλεψη (BLUP), αντίστοιχα.

Συμπληρωματικό Σχήμα 2. Διαγράμματα Μανχάταν (αριστερά) και τεταρτημόριο-τεταρτημόριο (δεξιά) των αποτελεσμάτων ML-GWAS χρησιμοποιώντας το μοντέλο FASTmrMLM. Οι τέσσερις κύκλοι της πλοκής του Μανχάταν από μέσα προς τα έξω δείχνουν το αποτέλεσμα σε Nantong (NT), Xinxiang (XX), Sanya (SY) και καλύτερη γραμμική αμερόληπτη πρόβλεψη (BLUP), αντίστοιχα.

Συμπληρωματικό Σχήμα 3. Διαγράμματα Μανχάταν (αριστερά) και τεταρτημόριο-τεταρτημόριο (δεξιά) των αποτελεσμάτων ML-GWAS χρησιμοποιώντας το μοντέλο FASTmrEMMA. Οι τέσσερις κύκλοι της πλοκής του Μανχάταν από μέσα προς τα έξω δείχνουν το αποτέλεσμα σε Nantong (NT), Xinxiang (XX), Sanya (SY) και καλύτερη γραμμική αμερόληπτη πρόβλεψη (BLUP), αντίστοιχα.

Συμπληρωματικό Σχήμα 4. Διαγράμματα Μανχάταν (αριστερά) και τεταρτημόριο-τεταρτημόριο (δεξιά) των αποτελεσμάτων ML-GWAS χρησιμοποιώντας το μοντέλο PKWmEB. Οι τέσσερις κύκλοι της πλοκής του Μανχάταν από μέσα προς τα έξω δείχνουν το αποτέλεσμα σε Nantong (NT), Xinxiang (XX), Sanya (SY) και καλύτερη γραμμική αμερόληπτη πρόβλεψη (BLUP), αντίστοιχα.

Συμπληρωματικό Σχήμα 5. Διαγράμματα Manhattan (αριστερά) και τεταρτημόριο-τεταρτημόριο (δεξιά) των αποτελεσμάτων SL-GWAS χρησιμοποιώντας μοντέλο MLM. Οι τέσσερις κύκλοι της πλοκής του Μανχάταν από μέσα προς τα έξω δείχνουν το αποτέλεσμα σε Nantong (NT), Xinxiang (XX), Sanya (SY) και καλύτερη γραμμική αμερόληπτη πρόβλεψη (BLUP), αντίστοιχα.

Συμπληρωματικός Πίνακας 1. Η προέλευση ή η γενεαλογία, ο υποπληθυσμός, τα δεδομένα σποράς και ο φαινότυπος 251 αμιγών σειρών αραβοσίτου που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη.

Συμπληρωματικός Πίνακας 2. Ανάλυση διακύμανσης για KMC σε τρία περιβάλλοντα.

Συμπληρωματικός Πίνακας 3. Τα σημαντικά QTN για KMC που προσδιορίστηκαν από MLM και έξι μοντέλα ML-GWAS σε αυτή τη μελέτη.

Συμπληρωματικός Πίνακας 4. Υποψήφια γονίδια γύρω από τα 11 σταθερά QTN για KMC και τα δεδομένα έκφρασης FPKM τους σε ολόκληρο τον πυρήνα του B73 σε διαφορετικές ημέρες μετά την επικονίαση (DAP).

Συμπληρωματικός Πίνακας 5. Η κατανομή ευνοϊκών αλληλόμορφων για 98 QTN σε 251 αμιγείς σειρές αραβοσίτου.

Κολονοσκόπηση, συνειδητή καταστολή και αναλγησία, Χρόνος ένεσης, Οπτική αναλογική κλίμακα, Πόνος, Αραβόσιτος (Zea mays L), Περιεκτικότητα σε υγρασία πυρήνα, μελέτη συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα πολλαπλών θέσεων, νουκλεοτίδιο ποσοτικού χαρακτηριστικού, υποψήφιο γονίδιο, γονιδιωματική επιλογή