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综述:整合多组学方法提升稗子抗逆性
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月02日 来源:The Nucleus 2.1
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这篇综述系统阐述了稗子(barnyard millet)从野生到驯化的遗传进化历程,强调通过多组学(multiomics)整合NGS(下一代测序)、比较基因组学和基因编辑技术,突破其基因组复杂性限制,实现抗逆(stress resilience)和营养品质协同改良。文章为气候智慧型作物育种提供了创新范式。
Abstract
作为营养丰富且气候适应性强的小杂粮,稗子在应对环境挑战中展现出独特优势。其野生近缘种与栽培种的进化关系揭示了全球种质库(germplasm collections)的遗传价值,而精确解析花器官形态特征为育种家提供了关键表型标记。
基因组研究的挑战与突破
尽管SSR和SNP等分子标记已用于遗传多样性分析,但稗子复杂的基因组结构长期阻碍研究进展。新一代测序(NGS)技术的应用,结合与谷子(foxtail millet)和穇子(finger millet)的比较基因组学分析,实现了跨物种候选基因/QTL的预测。需注意的是,约30%的保守基因座存在功能分化,这要求通过RNA-seq和CRISPR-Cas9编辑进行物种特异性验证。
多组学整合路径
转录组与代谢组联合分析发现,干旱响应中AP2/ERF转录因子家族与脯氨酸合成通路(proB/P5CS)的协同调控具有育种价值。表观组数据则揭示H3K27me3修饰在跨代抗逆记忆中的作用。这种多维度数据交叉验证策略,显著提高了GWAS(全基因组关联分析)的预测精度。
可持续农业前景
当前研究已鉴定出7个与锌/铁生物强化的候选基因(如ZIP家族转运蛋白),以及4个耐盐主效QTL(位于2号和5号染色体)。通过建立稗子泛基因组(pan-genome),未来可进一步挖掘稀有等位基因,为应对气候变化提供新的作物解决方案。
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