全基因组重测序

案例分析

【项⽬⽂章】《全基因组分析⻘稞UV-B适应性中共选择UV-B应答途径》

Genome-wide
Dissection
of
Co-selected
UV-B
Responsive
Pathways
in
the
UV-B
Adaptation
of
Qingke

期刊：Molecular
Plant
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影响因⼦：21.949
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发表时间：2020年
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发表单位：⻘稞和牦⽜种质资源与遗传改良国家重点实验室

研究背景：

⻘稞（⼜称“裸⼤⻨”）因其含有对⼈体有益的可溶性膳⻝β-葡聚糖和阿拉伯⽊聚糖⽽备受⼈们关注。⻘稞主要种植在⻘藏⾼原地区，是该地区的主要粮⻝作物，为适应⾼原低氧、低温、⾼UV-B辐射的环境，⻘稞的驯化可能经过了⼈⼯选择和⾃然选择两种不同的过程，尽管该物种基因组较⼤和基因组资源缺乏⼀直是研究的重⼤障碍。研究发现植物已发展出多种策略来抵抗UV-B辐射，其中最重要的策略之⼀就是产⽣以抗坏⾎酸，芥⼦酸酯和类⻩酮为代表的抗氧化剂保护剂。抗坏⾎酸是⼀种有效的抗氧化剂，存在于所有光合作⽤的真核⽣物中，⽽类⻩酮和芥⼦酸酯显⽰出清晰的植物物种特异性。尽管已经证明了苯丙烷类化合物在应对⾮⽣物/⽣物胁迫中的重要作⽤，但某些苯丙烷类化合物（如⻩酮C-糖苷和芳族酚酰胺）的⽣物合成和调 控途径仍需进⼀步研究。

研究结果：

在本研究中，作者使⽤196个不同的⻘稞和⼤⻨品种进⾏了代谢组学和全基因组重测序分析，发现苯丙烷代谢通路中的多种代谢物参与⻘稞抗UV-B过程 。基于SNP和代谢物进⾏了全基因组关联研究(mGWAS)，作者找到了这些抗UV-B物质的遗传定位位点，发现这些位点在⻘稞中受到共选择。除了这些位点，作者进⼀步找到了苯丙烷通路相关的候选基因，并对其中⼀些基因进⾏了验证，包括⻩酮戊糖苷转移酶CGT、阿魏酰酪胺合成的3个酰基转移酶及阿魏酰⾊胺及酚胺相关的MYB转录因⼦。该研究为⻘稞胁迫等农艺性状遗传改良提供了参考。

图：⼤⻨与⻘稞苯丙烷相关GWAS位点的遗传分化