河南科技学院农学院青年教师吕国国以第一作者在国际知名学术期刊Plant Biotechnology Journal (IF=12.8)上在线发表了题为“Comparative genome-wide association studies of metabolites and grain-related traits in common wheat”的研究论文。该研究基于大规模小麦籽粒代谢组与籽粒相关性状数据，综合运用代谢物全基因组关联分析（mGWAS）、表型全基因组关联分析（pGWAS）以及代谢物和表型数量性状位点（mQTL/pQTL）定位等方法，系统解析了普通小麦籽粒代谢物与籽粒农艺性状之间的遗传联系，挖掘了关键候选基因和代谢标记，为小麦产量与品质协同改良及分子育种提供了新的基因资源和理论依据。
该研究以349份中国小麦品种（系）组成的关联群体和138个株系组成的重组自交系群体为材料，系统分析了33项籽粒形态和面粉品质性状及947种籽粒代谢物的变异与遗传基础。结果表明，小麦籽粒性状和代谢物均具有丰富的自然变异，且代谢物之间、代谢物与籽粒性状之间存在广泛相关关系。通过mGWAS、mQTL、pGWAS和pQTL联合分析，鉴定出大量显著关联SNP和QTL，并发现多个控制代谢物积累及籽粒性状的多效性区域。其中，7A染色体上的ZGRF-7A与多种代谢物积累显著相关，ZGRF-7A-Hap1可降低9种代谢物含量；4A染色体上的TaSDR与GA4含量和籽粒圆度共定位，TaSDR突变体GA4含量、籽粒圆度、粒宽、粒厚及千粒重均显著降低，而外源GA4处理可部分恢复相关表型。研究揭示了代谢调控与籽粒性状形成的遗传联系，为小麦高产优质育种提供了候选基因和优异单倍型资源。
图1pGWAS与pQTL共定位整合及籽粒圆度和GA4含量候选基因TaSDR的功能验证
河南科技学院农学院教师吕国国和华中农业大学刘艳艳博士为论文共同第一作者，河南农业大学农学院陈锋教授和华中农业大学陈伟教授为论文的共同通讯作者。本研究得到国家重点研发计划项目（2023YFD1200403）和河南省杰出青年基金项目（262300421122）的资助。
（撰稿/吕国国 初审/王志伟 复审/朱启迪 终审/胡海燕）
