UAV-LiDAR high-throughput time-series phenotyping and genome-wide association analysis reveal the genetic basis of plant height in peanut (Arachis hypogaea L.)

生物 候选基因 花生 基因 主成分分析 遗传学 遗传关联 生物技术 栽培 植物育种 数量性状位点 遗传分析 分子育种 生长素 农学 基因沉默 近交系 植物 计算生物学 基因型 育种计划 作物产量 植物遗传学 植物抗病性 线性关系
作者
Jiangtao Tan,Shiyuan Liu,Guowei Li,Weiguang Yang,Minmin Liang,Xi Li,Yifei Chen,Heng Zou,Bo Wang,Zhi Pan,Wang Jian-guo,Yubin Lan,Tingting Chen,Lei Zhang
出处
期刊:Plant phenomics [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:7 (4): 100139-100139
标识
DOI:10.1016/j.plaphe.2025.100139
摘要

Plant height (PH) is closely linked to yield potential, lodging resistance, and mechanized harvesting efficiency in peanut cultivation. However, breeding efforts for optimized PH are hindered by limited understanding of its genetic architecture. In this study, we utilized a UAV-based high-throughput phenotyping platform to monitor the dynamic growth of 241 peanut accessions across four trials. Using UAV-LiDAR data, we precisely measured time-series PH and applied Gaussian fitting and principal component analysis (PCA) to extract five dynamic growth parameters: parameter a (maximum plant height), b (time to reach maximum height), c (variation extent of PH), (interpreted as average height), and (growth rate). Genome-wide association studies (GWAS) identified 1,133 candidate genes associated with parameters a , b , c , and , and differential expression of genes (DEGs) analysis combined with weighted correlation network analysis (WGCNA) further identified Arahy.1026BX as a candidate gene. This gene is involved in the shikimate pathway and is crucial for the synthesis of auxin and lignin. Reverse transcription quantitative real-time PCR (RT-qPCR) and virus-induced gene silencing (VIGS) experiments validated the significant effect of Arahy.1026BX on peanut PH. Overall, our study integrates advanced UAV-LiDAR time-series phenotyping with genome-wide association study to identify potential candidate genes associated with PH, which providing valuable breeding insights for developing peanut varieties with ideal PH and improving peanut yield.

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