Genomic insight into changes of root architecture under drought stress in maize

生物 种质资源 耐旱性 遗传建筑学 候选基因 非生物胁迫 非生物成分 基因 农学 生物技术 数量性状位点 遗传学 生态学
作者
Chunhui Li,Jian Guo,Dongmei Wang,Xiaojing Chen,Honghui Guan,Yongxiang Li,Dengfeng Zhang,Xuyang Liu,Guanhua He,Tianyu Wang,Yu Li
出处
期刊:Plant Cell and Environment [Wiley]
卷期号:46 (6): 1860-1872 被引量:10
标识
DOI:10.1111/pce.14567
摘要

Drought stress is a central environmental factor that severely limits maize production worldwide. Root architecture plays an important role in drought tolerance and can be targeted in breeding programmes. Here, we conducted phenotyping of root architecture under different water treatments for 373 maize inbred lines, representative germplasm from both China and the United States in different breeding eras. We found that seminal root length in response to drought stress experienced convergent increase during breeding in both countries. Using a genome-wide association study, we identified a total of 221 associated loci underlying 13 root traits under well-watered and water-stressed conditions. These loci harboured many reported root- and abiotic stress-related genes. Furthermore, a total of 75 strong candidate genes were prioritised by integrating candidate genes associated with seminal root length and differentially expressed genes in seminal root. One of high-confidence candidate genes, ZmCIPK3 was functionally characterised and probably plays a role in enhancing drought tolerance through regulating seminal root growth. This study provides valuable information for genetic improvement of root architecture and drought tolerance in maize.
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