拟南芥光合光能利用效率的多环境全基因组关联分析

光合作用被认为是提高作物产量的一个潜在目标。光合作用的改良可通过常规育种实现，即利用现有的与光合作用性状相关的天然遗传变异。由于高通量光合作用表型鉴定受限、光合作用具有高度多基因遗传特性，以及其对环境变化表现出强烈的动态响应，这一方法在作物中面临挑战。近年来，表型组学的发展使准确而细致的光合作用表型鉴定更具可行性，其中模式物种拟南芥为其在作物中的应用奠定了基础。 在本研究中，我们考察了全球拟南芥 HapMap 多样性群体在三种条件下随时间变化的光合作用参数：最适养分供应、低磷供应和低氮供应。结合此前两项关于光合作用的研究——其一研究低温响应，其二研究辐照度由低光到高光的一步变化响应——我们采用相同的方法对五个高质量数据集进行了系统分析（使用一百万标记集、单变量和多变量分析）。 我们的研究结果强调了光合作用的遗传复杂性，检测到数百个显著的数量性状位点，其中只有少数具有稳健性，而且其中大多数是条件特异性的。在多种条件下均可检测到的稳健位点，代表了那些适于赋予更高全面光合作用能力的位点，也是标记辅助选择的目标，有助于提升环境适应韧性；而大量效应较小的条件性位点则表明，基因组选择方法可能更适合用于改良作物光合作用。

光合作用被认为是提高作物产量的一个潜在靶标。光合作用的改良可通过传统育种实现，即利用现有的与光合作用性状相关的天然遗传变异。由于高通量光合作用表型鉴定手段受限、光合作用具有高度多基因控制特性，以及其对环境变化表现出强烈的动态响应，这一方法在作物中面临挑战。近年来，表型组学的进展使得对光合作用进行准确而精细的表型鉴定变得更加可行，其中模式物种拟南芥为其在作物中的应用奠定了基础。

在本研究中，我们考察了全球拟南芥 HapMap 多样性群体在三种条件下随时间变化的光合作用参数：最适养分供应、低磷供应和低氮供应。结合先前两项关于光合作用的研究——其一关注低温响应，其二关注从低光到高光的一步式光照强度变化响应——我们采用相同的方法对五个高质量数据集进行了系统分析（使用一百万标记集合、单变量和多变量分析）。

我们的研究结果强调了光合作用的遗传复杂性，检测到数百个显著数量性状位点，其中只有少数具有稳健性，且其中大多数具有条件特异性。在多种条件下均可检测到的稳健位点，体现了那些适于赋予更全面光合作用能力并可作为标记辅助选择靶标的位点，有助于增强环境适应韧性；而大量效应较小的条件性位点则表明，基因组选择方法可能更适合用于改良作物光合作用。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.03.742429v1?rss=1

🏷️ 拟南芥 光合作用效率 全基因组关联分析 数量性状位点 环境响应