Integrative Omics-Analyse beleuchtet die genetischen Grundlagen von Saatgewicht und Ölgehalt in Sojabohnen

Die synergistische Optimierung wichtiger agronomischer Eigenschaften durch traditionelle Züchtung hat die Ernteproduktivität in den letzten Jahrzehnten drastisch erhöht. Die genetischen Grundlagen der koordinierten Regulation von Ertrags- und qualitätsbezogenen Merkmalen sind jedoch noch wenig verstanden. Hier haben wir die genetischen Architekturen von Saatgewicht und Ölgehalt untersucht, indem wir genomweite Assoziationsstudien (GWAS) und transkriptomweite Assoziationsstudien (TWAS) mit 421 Sojabohnensorten (Glycine max) kombiniert haben. Wir identifizierten 26 bzw. 33 genetische Loci, die signifikant mit Saatgewicht bzw. Ölgehalt durch GWAS assoziiert waren, und entdeckten 5.276 expressionsquantitative Trait-Loci (eQTLs), die die Expression von 3.347 Genen basierend auf Populations-Transkriptomen regulieren. Interessanterweise wies ein Genmodul (IC79), das von zwei eQTL-Hotspots reguliert wird, eine signifikante Korrelation sowohl mit Saatgewicht als auch mit Ölgehalt auf. Zweiundzwanzig potenzielle ursächliche Gene für Saatmerkmale wurden durch TWAS weiter priorisiert, einschließlich Regulator von Gewicht und Öl von Saat 1 (GmRWOS1), das ein Natriumpumpenprotein codiert. GmRWOS1 wurde verifiziert, um pleiotrop das Saatgewicht und den Ölgehalt durch Gen-Knockout und Überexpression zu regulieren. Auffällig ist, dass allelische Variationen von GmRWOS1 während der Domestizierung von Sojabohnen stark ausgewählt wurden. Diese Studie deckt die genetischen Grundlagen und Netzwerke der Regulation von Saatgewicht und Ölgehalt in Sojabohnen auf und bietet eine wertvolle Ressource zur Verbesserung von Sojabohnenertrag und -qualität durch molekulare Züchtung.