QTL-seq：2つのバルコされた集団からのDNAの全ゲノム再配置による米の定量的特性遺伝子座の迅速なマッピング

農学的に重要な作物特性の大部分は定量的であり、それぞれがそれぞれ小さな効果（定量的形質遺伝子座、QTL）を持つ複数の遺伝子によって制御されていることを意味します。QTLのマッピングと分離は、マーカーアシスト選択（MAS）による効率的な作物繁殖と、特性の根底にある分子メカニズムのより良い理解に重要です。ただし、リンケージ分析のためにDNAマーカーの開発と選択が必要なため、QTL分析は時間がかかり、労働集約的でした。ここでは、隔離の子孫における特定の表現型の極端な反対の特性値を示す20〜50人の個人で構成される2つの集団で構成される2つの集団からのDNAの全ゲノム再配置による植物QTLの迅速な識別を報告します。植物種に適用されるこのアプローチQTL-seqという名前を付けることを提案します。QTL-seqをイネ組換えの近交系およびF2集団に適用し、真菌の米爆風病や苗の活力に対する部分的な耐性など、重要な農業特性のQTLを正常に特定しました。シミュレーション研究により、QTL-SEQは実験変数の広い範囲でQTLを検出できることが示され、この方法は一般に集団ゲノミクス研究で適用して、人工的または自然な選択的掃引を受けたゲノム領域を迅速に特定できることが示されました。

The majority of agronomically important crop traits are quantitative, meaning that they are controlled by multiple genes each with a small effect (quantitative trait loci, QTLs). Mapping and isolation of QTLs is important for efficient crop breeding by marker-assisted selection (MAS) and for a better understanding of the molecular mechanisms underlying the traits. However, since it requires the development and selection of DNA markers for linkage analysis, QTL analysis has been time-consuming and labor-intensive. Here we report the rapid identification of plant QTLs by whole-genome resequencing of DNAs from two populations each composed of 20-50 individuals showing extreme opposite trait values for a given phenotype in a segregating progeny. We propose to name this approach QTL-seq as applied to plant species. We applied QTL-seq to rice recombinant inbred lines and F2 populations and successfully identified QTLs for important agronomic traits, such as partial resistance to the fungal rice blast disease and seedling vigor. Simulation study showed that QTL-seq is able to detect QTLs over wide ranges of experimental variables, and the method can be generally applied in population genomics studies to rapidly identify genomic regions that underwent artificial or natural selective sweeps.