Multi-omics analysis dissects the genetic architecture of seed coat content in Brassica napus

生物 外套 数量性状位点 芸苔属 转录组 全基因组关联研究 遗传建筑学 候选基因 基因 人口 特质 遗传学 植物 基因表达 基因型 单核苷酸多态性 古生物学 程序设计语言 人口学 社会学 计算机科学
作者
Yuting Zhang,Hui Zhang,Hu Zhao,Yefan Xia,Xiangbo Zheng,Ruyi Fan,Zengdong Tan,Chenhua Duan,Yansong Fu,Long Li,Ye Jiang,Shan Tang,Honghong Hu,Weibo Xie,Xuan Yao,Liang Guo
出处
期刊:Genome Biology [Springer Nature]
卷期号:23 (1) 被引量:18
标识
DOI:10.1186/s13059-022-02647-5
摘要

Abstract Background Brassica napus is an important vegetable oil source worldwide. Seed coat content is a complex quantitative trait that negatively correlates with the seed oil content in B. napus . Results Here we provide insights into the genetic basis of natural variation of seed coat content by transcriptome-wide association studies (TWAS) and genome-wide association studies (GWAS) using 382 B. napus accessions. By population transcriptomic analysis, we identify more than 700 genes and four gene modules that are significantly associated with seed coat content. We also characterize three reliable quantitative trait loci (QTLs) controlling seed coat content by GWAS. Combining TWAS and correlation networks of seed coat content-related gene modules, we find that BnaC07.CCR-LIKE ( CCRL ) and BnaTT8s play key roles in the determination of the trait by modulating lignin biosynthesis. By expression GWAS analysis, we identify a regulatory hotspot on chromosome A09, which is involved in controlling seed coat content through BnaC07.CCRL and BnaTT8s . We then predict the downstream genes regulated by BnaTT8s using multi-omics datasets. We further experimentally validate that BnaCCRL and BnaTT8 positively regulate seed coat content and lignin content. BnaCCRL represents a novel identified gene involved in seed coat development. Furthermore, we also predict the key genes regulating carbon allocation between phenylpropane compounds and oil during seed development in B. napus . Conclusions This study helps us to better understand the complex machinery of seed coat development and provides a genetic resource for genetic improvement of seed coat content in B. napus breeding.
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