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GWAS AND GENOMIC SELECTION FOR INCREASED ANTHOCYANIN CONTENT IN PURPLE CORN
bioRxiv - Genetics Pub Date : 2020-05-23 , DOI: 10.1101/2020.05.20.107359
Laura A. Chatham , John A. Juvik

Purple corn offers an attractive source of economical natural anthocyanin-based colorant for use in foods and beverages. Yet to maximize the scalability and meet growing demands, both anthocyanin concentrations and agronomic performance must improve in purple corn varieties. We studied flux through the flavonoid biosynthesis pathway using GWAS data derived from a diverse purple corn landrace with anthocyanin-rich pericarp, Apache Red. Trends between flavonoid endpoints suggest that regulators of total flux into the pathway and regulators of partitioning within the pathway may both represent targets for maximizing anthocyanin content. A peak at the end of chromosome 1 near Aat1 (Anthocyanin acyltransferase1) was highly significant in all approaches taken to map anthocyanin flux, suggesting the structural modification of malonylation is required for maximal anthocyanin production. We also identified several candidate MATEs and H+ ATPases that could assist in the preferential transport of acylated anthocyanins into the vacuole. These and other candidates identified here suggest there is still much to learn about the regulation of anthocyanin biosynthesis in the pericarp of purple corn. The efficacy of genomic predictions in the population was also studied, yielding an accuracy of 0.71 with cross validation for total anthocyanin content with no improvement found when known anthocyanin regulators were added to the model. These data suggest that genomic selection could be employed effectively in a purple corn breeding program, and especially for a landrace improvement program.

中文翻译:

紫色玉米中花青素含量增加的GWAS和基因组选择

紫色玉米为食品和饮料中使用的天然花青素着色剂提供了诱人的经济来源。为了最大化可扩展性并满足不断增长的需求,紫色玉米品种的花色苷浓度和农艺性能都必须提高。我们使用GWAS数据研究了黄酮类生物合成途径中的通量,该数据来自具有丰富花青素果皮,Apache Red的多种紫色玉米地方品种。类黄酮端点之间的趋势表明,进入通道的总通量调节剂和通道内分配的调节剂都可能代表最大化花色苷含量的目标。在所有绘制花青素流量的方法中,靠近Aat1(花青素酰基转移酶1)的1号染色体末端的峰非常显着,表明最大的花青素生产需要丙二酰化的结构修饰。我们还确定了几种候选MATE和H + ATPase,它们可以帮助将酰化的花色苷优先转运到液泡中。在这里鉴定出的这些候选物和其他候选物表明,关于紫玉米果皮中花色苷生物合成的调控仍有许多知识要学习。还研究了在人群中进行基因组预测的功效,通过对总花色苷含量的交叉验证,得出的准确度为0.71,而将已知的花色苷调节剂添加到模型中时,没有发现任何改善。这些数据表明,基因组选择可以有效地用于紫色玉米育种计划,尤其是用于地方品种改良计划。我们还确定了几种候选MATE和H + ATPase,它们可以帮助将酰化的花色苷优先转运到液泡中。在这里鉴定出的这些候选物和其他候选物表明,关于紫玉米果皮中花色苷生物合成的调控仍有许多知识要学习。还研究了在人群中进行基因组预测的功效,通过对总花色苷含量的交叉验证,得出的准确度为0.71,而将已知的花色苷调节剂添加到模型中时,没有发现任何改善。这些数据表明,基因组选择可以有效地用于紫色玉米育种计划,尤其是用于地方品种改良计划。我们还确定了几种候选MATE和H + ATPase,它们可以帮助将酰化的花色苷优先转运到液泡中。在这里鉴定出的这些候选物和其他候选物表明,关于紫玉米果皮中花色苷生物合成的调控仍有许多知识要学习。还研究了在人群中进行基因组预测的功效,通过对总花色苷含量的交叉验证,得出的准确度为0.71,而将已知的花色苷调节剂添加到模型中时,没有发现任何改善。这些数据表明,基因组选择可以有效地用于紫色玉米育种计划,尤其是用于地方品种改良计划。在这里确定的这些候选物和其他候选物表明,关于紫玉米果皮中花色苷生物合成的调控仍有许多知识要学习。还研究了在人群中进行基因组预测的功效,通过对总花色苷含量的交叉验证,得出的准确度为0.71,而将已知的花色苷调节剂添加到模型中时,没有发现任何改善。这些数据表明,基因组选择可以有效地用于紫色玉米育种计划,尤其是用于地方品种改良计划。在这里确定的这些候选物和其他候选物表明,关于紫玉米果皮中花色苷生物合成的调控仍有许多知识要学习。还研究了在人群中进行基因组预测的功效,通过对总花色苷含量的交叉验证,得出的准确度为0.71,而将已知的花色苷调节剂添加到模型中时,没有发现任何改善。这些数据表明,基因组选择可以有效地用于紫色玉米育种计划,尤其是用于地方品种改良计划。对总花青素含量进行交叉验证的71,当向模型中添加已知的花青素调节剂时未发现改善。这些数据表明,基因组选择可以有效地用于紫色玉米育种计划,尤其是用于地方品种改良计划。对总花青素含量进行交叉验证的71,当向模型中添加已知的花青素调节剂时未发现改善。这些数据表明,基因组选择可以有效地用于紫色玉米育种计划,尤其是用于地方品种改良计划。
更新日期:2020-05-23
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