Transcriptome‐wide association and prediction for carotenoids and tocochromanols in fresh sweet corn kernels

生物 转录组 全基因组关联研究 数量性状位点 候选基因 遗传学 单核苷酸多态性 基因 基因表达 基因型
作者
Jenna Hershberger,R. Tanaka,Joshua C. Wood,Nicholas Kaczmar,Di Wu,John P. Hamilton,Dean DellaPenna,C. Robin Buell,Michael A. Gore
出处
期刊:The Plant Genome [Crop Science Society of America]
卷期号:15 (2) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/tpg2.20197
摘要

Abstract Sweet corn ( Zea mays L.) is consistently one of the most highly consumed vegetables in the United States, providing a valuable opportunity to increase nutrient intake through biofortification. Significant variation for carotenoid (provitamin A, lutein, zeaxanthin) and tocochromanol (vitamin E, antioxidants) levels is present in temperate sweet corn germplasm, yet previous genome‐wide association studies (GWAS) of these traits have been limited by low statistical power and mapping resolution. Here, we employed a high‐quality transcriptomic dataset collected from fresh sweet corn kernels to conduct transcriptome‐wide association studies (TWAS) and transcriptome prediction studies for 39 carotenoid and tocochromanol traits. In agreement with previous GWAS findings, TWAS detected significant associations for four causal genes, β‐carotene hydroxylase ( crtRB1 ), lycopene epsilon cyclase ( lcyE ), γ‐tocopherol methyltransferase ( vte4 ), and homogentisate geranylgeranyltransferase ( hggt1 ) on a transcriptome‐wide level. Pathway‐level analysis revealed additional associations for deoxy‐xylulose synthase2 ( dxs2 ), diphosphocytidyl methyl erythritol synthase2 ( dmes2 ), cytidine methyl kinase1 ( cmk1 ), and geranylgeranyl hydrogenase1 ( ggh1 ), of which, dmes2 , cmk1 , and ggh1 have not previously been identified through maize association studies. Evaluation of prediction models incorporating genome‐wide markers and transcriptome‐wide abundances revealed a trait‐dependent benefit to the inclusion of both genomic and transcriptomic data over solely genomic data, but both transcriptome‐ and genome‐wide datasets outperformed a priori candidate gene‐targeted prediction models for most traits. Altogether, this study represents an important step toward understanding the role of regulatory variation in the accumulation of vitamins in fresh sweet corn kernels.

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