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专家通过代谢组促进了玉米改良

  2019-04-12 15:40:47 阅读:1

近日,The Plant Journal在线发表了华中农业大学、马克斯普朗克分子植物生理学研究所及中国农业大学合作完成的题为"Large-scale metabolite QTL analysis provides new insights for high-quality maize improvement "的论文,通过代谢组分析促进了玉米遗传改良代谢组学已发展成为评估遗传群体中表型变异的有力工具,分析代谢物丰度的差异被证明是关联基因组和最终表型的一种有效方法。玉米及其祖先teosinte在遗传多样性及转录调控方面的差异已经相对清晰,但是两者之间所有代谢物的差异仍鲜为人知。

作者利用以玉米近缘野生材料(Zeamays ssp.mexicana)与玉米自交系Mo17为亲本构建的BC2F7群体,进行了代谢物分析。在四种组织SL(幼苗期叶片)、ML(灌浆期叶片)、YK(幼胚)、MK(成熟籽粒)中,共定量分析了65种初生代谢物,并且具有明显的组织特异性模式。

玉米不同组织中初级代谢变异的检测结果本研究关联分析获得了这些代谢物的350个QTL,这些QTLs在基因组中分布不均匀并且在Chr2和Chr6上存在两个热点区域。

研究发现,对于这些具有累加效应的QTL而言,在增加初级代谢物含量方面,teosinte等位基因比Mo17显示出更大的效果。而相反的是,对于籽粒形状和淀粉产量相关性状,Mo17等位基因比teosinte具有更大的作用作者结合代谢组、转录组以及玉米产量和品质数据,全面解析了一个玉米分离群体的初级代谢差异。本研究找到了玉米和teosinte的初级代谢物在全基因组水平的差异,并确定了两者基因组的相同区域同时影响代谢产物和淀粉产量,但效果相反。本研究指出,许多影响初级代谢产物的有利基因隐藏在玉米野生种基因组中,它们可能在玉米高产育种过程中逐渐丢失了。因此,野生近缘种依然是玉米生产改良的重要遗传资源。该研究为未来在玉米育种上寻找一个平衡点来同时保持/提高产量和品质提供了明确的线索。

华中农业大学严建兵教授、马克斯普朗克分子植物生理学研究所AlisdairR. Fernie教授和中国农业大学李建生教授为本文的通讯作者。本研究得到了国家重点研究发展计划(2016YFD010100303),国家自然科学基金(31525017)和华中农业大学科技自主创新基金的支持。

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