Genetic dissection of yield components and seed mineral-nutrient is crucial for understanding plant physiological and biochemical processes and alleviate nutrient malnutrition. Sesame (Sesamum indicum L.) is an orphan crop that harbors rich allelic repertoire for seed mineral–nutrients. Here, we harness this wide diversity to study the genetic architecture of yield components and seed mineral–nutrients using a core-collection of worldwide genotypes and segregating mapping population. We also tested the association between these traits and the effect of seed nutrients concentration on their bio-accessibility. Wide genetic diversity for yield components and seed mineral–nutrients was found among the core-collection. A high-density linkage map consisting of 19,309 markers was constructed and used for genetic mapping of 84 QTL associated with yield components and 50 QTL for seed minerals. To the best of our knowledge, this is the first report on mineral–nutrients QTL in sesame. Genomic regions with a cluster of overlapping QTL for several morphological and nutritional traits were identified and considered as genomic hotspots. Candidate gene analysis revealed potential functional associations between QTL and corresponding genes, which offers unique opportunities for synchronous improvement of mineral–nutrients. Our findings shed-light on the genetic architecture of yield components, seed mineral–nutrients and their inter- and intra- relationships, which may facilitate future breeding efforts to develop bio-fortified sesame cultivars.

中文翻译：

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支持芝麻产量成分和种子矿物质营养素的遗传结构

产量成分和种子矿物质营养的遗传解剖对于了解植物生理和生化过程以及缓解营养营养不良至关重要。芝麻 (Sesamum indicum L.) 是一种孤儿作物，含有丰富的种子矿物营养素等位基因库。在这里，我们利用这种广泛的多样性，使用全球基因型的核心集合和分离绘图种群来研究产量成分和种子矿物质 - 营养素的遗传结构。我们还测试了这些性状与种子营养浓度对其生物可及性的影响之间的关联。在核心收集中发现了产量成分和种子矿物质 - 营养素的广泛遗传多样性。由 19 个组成的高密度连锁图，构建了309个标记并用于84个与产量成分相关的QTL和50个与种子矿物质相关的QTL的遗传定位。据我们所知，这是第一篇关于芝麻中矿物质营养素 QTL 的报告。鉴定出具有多个形态和营养性状重叠 QTL 簇的基因组区域，并将其视为基因组热点。候选基因分析揭示了 QTL 和相应基因之间潜在的功能关联，这为矿物质 - 营养素的同步改进提供了独特的机会。我们的研究结果阐明了产量成分、种子矿物质 - 营养素及其相互之间和内部关系的遗传结构，这可能有助于未来开发生物强化芝麻品种的育种工作。这是芝麻矿物质营养素QTL的首次报道。鉴定出具有多个形态和营养性状重叠 QTL 簇的基因组区域，并将其视为基因组热点。候选基因分析揭示了 QTL 与相应基因之间潜在的功能关联，这为同步改善矿物质 - 营养素提供了独特的机会。我们的研究结果阐明了产量成分、种子矿物质 - 营养素及其相互之间和内部关系的遗传结构，这可能有助于未来开发生物强化芝麻品种的育种工作。这是芝麻矿物质营养素QTL的首次报道。鉴定出具有多个形态和营养性状重叠 QTL 簇的基因组区域，并将其视为基因组热点。候选基因分析揭示了 QTL 和相应基因之间潜在的功能关联，这为矿物质 - 营养素的同步改进提供了独特的机会。我们的研究结果阐明了产量成分、种子矿物质 - 营养素及其相互之间和内部关系的遗传结构，这可能有助于未来开发生物强化芝麻品种的育种工作。候选基因分析揭示了 QTL 和相应基因之间潜在的功能关联，这为矿物质 - 营养素的同步改进提供了独特的机会。我们的研究结果阐明了产量成分、种子矿物质 - 营养素及其相互之间和内部关系的遗传结构，这可能有助于未来开发生物强化芝麻品种的育种工作。候选基因分析揭示了 QTL 和相应基因之间潜在的功能关联，这为矿物质 - 营养素的同步改进提供了独特的机会。我们的研究结果阐明了产量成分、种子矿物质 - 营养素及其相互之间和内部关系的遗传结构，这可能有助于未来开发生物强化芝麻品种的育种工作。