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Analysis of trait heritability in functionally partitioned rice genome
Heredity ( IF 3.1 ) Pub Date : 2019-06-28 , DOI: 10.1038/s41437-019-0244-9 Julong Wei 1, 2 , Weibo Xie 3 , Ruidong Li 4 , Shibo Wang 4 , Han Qu 4 , Renyuan Ma 4, 5 , Xiang Zhou 2 , Zhenyu Jia 4
Heredity ( IF 3.1 ) Pub Date : 2019-06-28 , DOI: 10.1038/s41437-019-0244-9 Julong Wei 1, 2 , Weibo Xie 3 , Ruidong Li 4 , Shibo Wang 4 , Han Qu 4 , Renyuan Ma 4, 5 , Xiang Zhou 2 , Zhenyu Jia 4
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Knowledge of the genetic architecture of importantly agronomical traits can speed up genetic improvement in cultivated rice ( Oryza sativa L.). Many recent investigations have leveraged genome-wide association studies (GWAS) to identify single nucleotide polymorphisms (SNPs), associated with agronomic traits in various rice populations. The reported trait-relevant SNPs appear to be arbitrarily distributed along the genome, including genic and nongenic regions. Whether the SNPs in different genomic regions play different roles in trait heritability and which region is more responsible for phenotypic variation remains opaque. We analyzed a natural rice population of 524 accessions with 3,616,597 SNPs to compare the genetic contributions of functionally distinct genomic regions for five agronomic traits, i.e., yield, heading date, plant height, grain length, and grain width. An analysis of heritability in the functionally partitioned rice genome showed that regulatory or intergenic regions account for the most trait heritability. A close look at the trait-associated SNPs (TASs) indicated that the majority of the TASs are located in nongenic regions, and the genetic effects of the TASs in nongenic regions are generally greater than those in genic regions. We further compared the predictabilities using the genetic variants from genic regions with those using nongenic regions. The results revealed that nongenic regions play a more important role than genic regions in trait heritability in rice, which is consistent with findings in humans and maize. This conclusion not only offers clues for basic research to disclose genetics behind these agronomic traits, but also provides a new perspective to facilitate genomic selection in rice.
中文翻译：
功能分区水稻基因组性状遗传力分析
了解重要农艺性状的遗传结构可以加快栽培稻（ Oryza sativa L.）的遗传改良。最近的许多研究利用全基因组关联研究 (GWAS) 来鉴定与各种水稻种群的农艺性状相关的单核苷酸多态性 (SNP)。报道的性状相关 SNP 似乎沿基因组任意分布，包括基因和非基因区域。不同基因组区域中的 SNP 是否在性状遗传力中发挥不同作用以及哪个区域对表型变异的影响更大仍然是不透明的。我们分析了具有 3,616,597 个 SNP 的 524 个天然水稻种群，以比较功能不同的基因组区域对五种农艺性状的遗传贡献，即产量、抽穗日期、株高、粒长和粒宽。对功能分区水稻基因组遗传力的分析表明，调控或基因间区域是性状遗传力最大的原因。仔细观察性状相关单核苷酸多态性（TAS）表明，大多数 TAS 位于非基因区域，非基因区域的 TAS 的遗传效应通常大于基因区域的遗传效应。我们进一步比较了使用来自基因区域的遗传变异与使用非基因区域的可预测性。结果表明，非基因区域在水稻性状遗传力中的作用比基因区域更重要，这与人类和玉米的研究结果一致。这一结论不仅为基础研究揭示这些农艺性状背后的遗传学提供了线索，
更新日期：2019-06-28
中文翻译：
功能分区水稻基因组性状遗传力分析
了解重要农艺性状的遗传结构可以加快栽培稻（ Oryza sativa L.）的遗传改良。最近的许多研究利用全基因组关联研究 (GWAS) 来鉴定与各种水稻种群的农艺性状相关的单核苷酸多态性 (SNP)。报道的性状相关 SNP 似乎沿基因组任意分布，包括基因和非基因区域。不同基因组区域中的 SNP 是否在性状遗传力中发挥不同作用以及哪个区域对表型变异的影响更大仍然是不透明的。我们分析了具有 3,616,597 个 SNP 的 524 个天然水稻种群，以比较功能不同的基因组区域对五种农艺性状的遗传贡献，即产量、抽穗日期、株高、粒长和粒宽。对功能分区水稻基因组遗传力的分析表明，调控或基因间区域是性状遗传力最大的原因。仔细观察性状相关单核苷酸多态性（TAS）表明，大多数 TAS 位于非基因区域，非基因区域的 TAS 的遗传效应通常大于基因区域的遗传效应。我们进一步比较了使用来自基因区域的遗传变异与使用非基因区域的可预测性。结果表明，非基因区域在水稻性状遗传力中的作用比基因区域更重要，这与人类和玉米的研究结果一致。这一结论不仅为基础研究揭示这些农艺性状背后的遗传学提供了线索，
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