中国农业科学院,华中农业大学2018最新Cell文章:
多组学研究首次完成番茄全景式分析

【字体: 时间:2018年01月12日 来源:生物通

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  栽培番茄在人类驯化选择过程中发生了各种各样的分化,红粉果实的分化是一种典型的代表。粉色果实因为质地松软、口感细腻而备受消费者所喜爱。你喜欢吃哪种番茄?

  

来自中国农业科学院深圳农业基因组研究所,华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室等处的研究人员发表了题为“Rewiring of the Fruit Metabolome in Tomato Breeding”的文章,利用多组学分析技术,对番茄育种过程中的代谢变化进行全面解读,完成了育种全景式的分析,得到的大数据资源也将促进番茄营养、健康品质改良研究。

这一研究成果公布在1月11日的Cell杂志上,文章的通讯作者为中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文研究员,华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室罗杰教授。第一作者为祝光涛博士和王守创。

番茄是全世界广泛种植的蔬菜作物,起源于南美洲的安第斯山地带,而今天的番茄是从矮小结实的植株到巨大的果实,经过数千年的培育塑造出来的,经过人类对野生番茄的驯化改良,才培育出了观赏番茄和现代栽培番茄。

在这篇关于番茄育种过程中代谢组变化及其遗传基础的研究论文中,研究人员首次系统的报道了育种过程中,人类的育种行为对番茄代谢组产生的影响。

研究人员为了对番茄育种过程中的代谢变化进行全面解读,对600余份材料进行代谢组分析,结果表明从野生番茄到栽培番茄的育种过程中,具有涩味的毒性抗营养因子茄碱的含量逐渐降低。

此后,他们也进一步的遗传分析发现茄碱的自然变异受到5个主要遗传位点控制,且这些位点在驯化及改良过程中受到强烈选择。对其中效应最大的位点是位于10号染色体上包含P450氧化还原酶、酰基转移酶和糖基转移酶的一个基因簇进行体外实验,发现糖基转移酶(Solyc10g085230)外显子上发现一个点突变造成提前终止,显著降低栽培番茄果实中茄碱物质的含量。通过两个主效的位点,能够将主要茄碱含量降低80%。

栽培番茄在人类驯化选择过程中发生了各种各样的分化,红粉果实的分化是一种典型的代表。粉色果实因为质地松软、口感细腻而备受消费者所喜爱。


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研究表明粉果育种是选择了在转录因子SlMYB12的启动子区域一个导致低水平转录的变异,从而造成粉果番茄中营养因子类黄酮含量大幅下降。

另外,研究还表明番茄育种过程中对果重基因的选择及野生渐渗片段对代谢组的影响,首次揭示了育种过程中代谢组变化的“搭车效应”。该研究通过多组学手段对育种过程进行全景式的分析,其大数据资源也将促进番茄营养、健康品质改良研究。

作者简介:

黄三文,男,研究员,1971年9月出生,湖南省岳阳市人。从2005年2月起,获聘中国农业科学院二级人才岗位,担任蔬菜花卉所生物技术室功能基因课题组组长。担任国际黄瓜基因组计划和国际单倍体马铃薯基因组计划的首席科学家,这两个项目是由我国发起、多边合作的植物基因组项目。在黄瓜遗传图谱构建、细胞遗传图谱构建、性别表达研究、抗病性研究和品质研究上,开展了多个研究项目,已克隆了黄瓜性别决定基因M,构建了黄瓜遗传-细胞遗传整合图谱。在马铃薯抗晚疫病研究上做出了突出贡献,详细分析了抗病基因位点R3的基因组结构和功能分化,克隆世界上第三个马铃薯抗晚疫病基因R3a,并与英国和美国科学家合作克隆了世界上第一个晚疫病无毒基因Avr3a,R3a-Avr3a是第一对符合“基因-对-基因”概念的系统,是研究马铃薯-晚疫病互作系统的模式。相关论文发表在《PNAS》,《Plant Journal》,《Plos One》,《Genetics》,《Molecular Plant-Microbe Interaction》和《Theoretical Applied Genetics 》等杂志上。累计发表学术论文30余篇,包括英文专著1部、SCI论文10篇, 影响因子达34.4,论文共被其它SCI论文引用170次; 2007年起担任《Euphytica》(国际植物育种学刊,SCI期刊,影响因子1.1)的副主编。

原文标题:

Rewiring of the Fruit Metabolome in Tomato Breeding

 

 

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