【动植物研究动态】20220722文献解读

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Science | 农科院作科所周文彬：水稻中转录因子OsDREB1C同时提高光合作用效率和氮素利用效率

A transcriptional regulator that boosts grain yields and shortens the growth duration of rice

该研究从碳-氮协同调控作物产量出发，在水稻中鉴定到一个重要转录因子OsDREB1C。在多年多点的田间试验中，过表达OsDREB1C基因可以缩短水稻生育期，显著提高其光合效率及氮素利用效率，在水稻日本晴背景产量增幅达41.368.3%，收获指数提高40.355.7%。更为重要的是，过表达水稻在不施用氮肥的大田条件下的产量可以达到甚至超过对照品种在施用氮肥条件下的产量水平，实现“减氮不减产”。。该研究为培育更加高产、氮肥更高效以及早熟新品种提供了重要基因资源。

点评：非常有意义的研究，具体效果还要看群体产量。另外，这么主效的产量基因在之前的研究中竟然被忽略了！我们对基因的了解还知之甚少。

MP | 中国科学院昆明植物研究所吴建强：列当科植物的比较基因组学分析揭示了寄生植物的演化历史

Comparative genomics of orobanchaceous species with different parasitic lifestyles reveals the origin and stepwise evolution of plant parasitism

研究者通过构建列当科不同生态习性物种的高质量参考基因组，同时结合已发表的其它寄生植物基因组，从基因组、基因等方面深入的比较分析了寄生植物的进化。结果支持了寄生习性三段式的演化过程，即首先获得吸器，与寄主建立物理连接；逐渐依赖寄主，开始丢失不必要的功能基因；最终再获得新基因使其更加生理上特化和提高对寄主的依赖性。

点评：比较基因组对我而言难找故事。

Nature Plants | 农科院作科所王天宇：现代玉米杂种优势群遗传改良与分化的基因组学基础

Genomic Insights into Historical Improvement of Heterotic Groups during Modern Hybrid Maize Breeding

为了揭示现代玉米育种过程中父、母本杂种优势群育种选择的遗传规律及其基因组分化特征，该研究收集整理了1604份国内外不同育种时期、不同杂种优势群的代表性玉米自交系，针对21个农艺性状开展了多环境、多角度的表型精准鉴定和基于重测序的基因型精准鉴定，通过对超过305万个表型数据点和2.2亿个遗传变异位点的分析，发现本研究材料覆盖了全球主要玉米主产区育种应用的父本群和母本群，二者经历了“和而不同”育种改良，即农艺性状改良既存在趋同选择也存在趋异选择。趋同选择性状（父母本群均向花期更早熟、散粉-吐丝间隔期更短、穗位更低、雄穗分枝数更少、产量更高、行粒数更多、出籽率更高、籽粒更大、粒重更重方向改良）多与耐密高产育种目标相关，而趋异选择性状（穗粗、穗行数、轴重性状在母本群中降低，而在父本群中增加）可能与母本及其杂交种的熟期和籽粒脱水速率相关。在此基础上，采取全基因组扫描和关联分析策略，挖掘出一批与父、母本杂优群性状趋同和趋异选择的重要基因和等位基因，且发现父、母本杂优群中有利等位基因积累的多少与趋同和趋异性状改良呈高度相关。进一步研究发现，现代育种过程中父、母本杂优群之间一些基因组区域的遗传分化不断增强，并且这些基因组区段或基因的持续分化是决定玉米杂种优势的重要遗传学基础。此外，利用基因编辑技术和转基因技术验证了两个现代育种过程中趋同选择基因ZmEMF1L1和 ZmKW10和一个分化基因ZmKOB1在调控玉米开花期、籽粒大小和杂种优势方面的作用。本研究为玉米杂交种父、母本杂优群的遗传改良、强优势杂交种的选育及全基因组选择育种技术的开发提供了坚实的理论基础与基因资源。

点评：找到玉米父、母本杂种优势群趋同与趋异选择的遗传规律，也是厉害。这篇算是前年王海洋老师NG的延续吧。

Cell Research | 农科院深圳基因组所钱前：构建稻属超级泛基因组，助力水稻种质资源遗传变异挖掘和利用

A Super Pan-Genomic Landscape of Rice

利用三代Nanopore组装了251份高质量的水稻基因组，构建了目前植物中群体规模最大的、基因组充分注释的、稻属中最为系统的超级泛基因组。该图谱的完成将极大地促进水稻功能基因挖掘和水稻种质资源利用。

点评：水稻卷得不成样了，已经完全是大佬们砸钱的游戏，根本不给小玩家们机会。

Nat Com | 华南农业大学陈长明：公布辣椒高质量染色体级别的三代拼接参考基因组

The 3D architecture of the pepper genome and its relationship to function and evolution

首次报道了辣椒高质量染色体级别的三代拼接参考基因组，并通过整合高分辨率Hi-C图谱与表观组、转录组以及遗传变异数据，探索了其三维基因组结构的基本特征以及与基因组功能和进化的关系。辣椒基因组虽然具有与哺乳动物类似拓扑结合域（Topologically associating domains，TADs），但其形成方式与功能并不完全一样。它们的边界是染色体重排的热点区，该区域的序列高度保守，说明它们的结构完整性对基因组功能有益。研究也证实了虽然染色质构象能够广泛预测转录上的量化差异，但其并不能直接解释组织间基因差异表达。综上所述，辣椒染色质三维结构主要由转录工厂模型介导的异染色质折叠驱动，并且这种结构是有潜在功能性，可能普遍适应于其他大型植物基因组。

点评：是不是每个物种再来一遍3D基因组？

PBJ | 华北理工宋小明：明星蔬菜冰菜高质量基因组为研究植物耐盐碱及高效固碳分子机制提供重要遗传基础

High-quality ice plant reference genome analysis provides insights into genome evolution and allows exploration of genes involved in the transition from C3 to CAM pathways

该研究利用最新的Pacbio_HiFi、Hi-C等测序技术和生物信息学分析方法，获得了一个高质量的染色体级别的冰菜基因组。作为番杏科第一个解析的基因组，该研究为全面地进行冰菜和其他植物的比较和功能基因组学研究提供了丰富的组学数据资源。同时也为探究C3到CAM途径转变机制以提高作物产量和抗性奠定了很好的基础。

点评：基因组+转录组+代谢组，王希胤老师团队的宋小明，近年发展很好

Nature Genetics | 四川农大：燕麦基因组揭示六倍体栽培燕麦的起源与进化

**Reference genome assemblies reveal the origin and evolution of allohexaploid oat **

该研究发布了栽培六倍体裸燕麦及其二倍体和四倍体祖先的参考基因组，并进一步选择能代表燕麦属现存所有基因组类型的二倍体、四倍体和六倍体材料结合全基因测序、叶绿体基因组和转录组分析，深入探究六倍体燕麦的起源与亚基因组进化。

点评：复杂基因组，且很深入的分析，不愧NG

Nature Plants丨中科院武汉植物园王青锋/陈进明：石菖蒲基因组为早期单子叶植物进化研究提供了新见解

The slow-evolving Acorus tatarinowii genome sheds light on ancestral monocot evolution

该研究通过构建高质量的石菖蒲基因组，比较分析了代表性单子叶植物的全基因组进化，构建了单子叶植物的祖先核型，并揭示了早期单子叶植物适应湿地或水生栖息地的分子机制，从而为单子叶植物的起源和多样性研究提供了新见解。

点评：NP貌似很钟意这种比较和进化基因组

iScience | 贵州大学熊彪：联合破译山胡椒基因组

Genome of Lindera glauca provides insights into the evolution of biosynthesis genes for aromatic compounds

该研究首次获得并公开发布了染色体级别的山胡椒参考基因组序列，并揭示了山胡椒D-吉玛烯和罗勒烯合成相关的代谢通路。

点评：基因组+转录组+代谢组，讲讲物种特点的代谢物及代谢通路，这种文章的标题都千篇一律了。

Genome Biology | 四川大学刘建全：组装高质量的三倍体毛白杨单倍型基因组

PtoNF‑YC9-SRMT-PtoRD26 module regulates the high saline tolerance of a triploid poplar

该论文报道了一套高分辨率的三倍体毛白杨单倍型基因组，为多倍体物种基因组的成功破译提供了范例，为深入研究三倍体杨树分子调控机制提供了生物信息学基础和工具。其次，揭示了一种全新的由PtoNF-YC9-SRMT-PtoRD26分子模块介导的杨树盐响应转录调控通路：盐胁迫激发ABA的大量积累，从而驱动PtoNF-YC9的核定位，进而与SRMT发生相互作用协同增强PtoRD26的表达。PtoRD26的上调表达则会进一步激活SRMT的表达，从而形成了“开关—正反馈回路”模型快速放大胁迫信号。这些研究成果不仅加深了对木本植物盐响应调控机制的理解，也为抗盐杨树种质的筛选和培育提供了新思路和遗传靶点。

点评：组装只是小菜，重点是为盐胁迫进行的转录组试验设计及其后续挖掘到相关基因后的一系列验证

Hortic Res | 佛罗里达大学王玉：联合非靶向代谢组学与机器学习建模来诊断早期柑橘黄龙病的新方法

Nontargeted metabolomics-based multiple machine learning modeling boosts early accurate detection for citrus Huanglongbing

研究者选用六种机器学习算法来构建分类器，最终发现梯度提升决策树（Gradient-Boosted Decision Tree）和正则化逻辑回归（Logistic Regression-L2）的平均预测准确率最高，均达到95.83%。这两种分类器不仅可以对健康和受感染的植物进行准确分类，还能筛选出与黄龙病密切相关的重要代谢物。通过代谢途径分析和含量差异比较，对发现代谢生物标志物进行了验证，与之前相关的报道非常一致。在实践中，可灵活采用靶向检测技术来获得那些代谢标志物在可能的染病风险橘树树叶中的含量信息，以使诊断过程得到简化。该方法在黄龙病的早期检测中具有很强的实用性，解决了传统方法灵敏度低的缺点，同时也避免了以往基于光谱或图像识别的机器学习诊断方法在应用中存在的受光照条件干扰等问题。

点评：所有代谢物构建分类器？不进行特征选择吗。很多与黄龙病不相干的代谢物

Plant Journal | 中国农业大学王向峰：发表非监督机器学习算法综述

Unsupervised and semi-supervised learning: the next frontier in machine learning for plant systems biology

在植物系统生物学研究中，非监督学习算法已广泛用于多组学数据聚类、降维和可视化、分子调控网络推断、跨物种预测、单细胞组学研究和植物表型组学图像分析等领域。论文围绕上述各研究领域，对最新的非监督学习算法及其应用展开了系统综述，为植物研究领域不同应用场景中，在机器学习方法的选择方面提供了有价值的信息和参考。

点评：这能发PJ，有点灌水之嫌

Nature Com | 中国农大小麦研究中心孙其信：在多倍体小麦起源驯化领域取得重要进展

Dispersed emergence and protracted domestication of polyploid wheat uncovered by mosaic ancestral haploblock inference

该研究在作物中首次实现了跨倍性的单倍型溯祖解析，系统阐明了“野生种-栽培种”渗入和跨倍性渗入在多倍体小麦起源和驯化过程中对于恢复种群遗传多样性的重要作用，揭示了驯化小麦的散布式起源机制与长期渐进驯化的演化规律，为加速小麦等作物的种质资源演变规律解析和优异资源创制提供了理论基础。

点评：小麦基因组，我碰都不敢碰

Molecular Plant | 山西农大韩渊怀：多组学解析小米代谢物驯化的遗传机制和抗炎效果

Multi-omics analyses of 398 foxtail millet accessions reveal genomic regions associated with domestication, metabolite traits and anti-inflammatory effects

以398份谷子自然群体为材料，通过全基因组重测序、转录组、代谢组、抗炎组多组学全面联合分析，发现在不同的谷子亚群之间，存在着随代谢物变化而产生的自然变异及其潜在的遗传结构，主要是谷子黄粒相关基因等位基因的选择导致了代谢产物的改变，如类胡萝卜素和内源性植物激素。并通过基因组编辑验证了小米中PSY1的功能，结果表明突变体中类胡萝卜素含量与WT相比显著下降。而体外细胞炎症实验表明，小米提取物中有83种代谢物具有抗炎作用。本项研究为进一步了解谷子品质与不同代谢物之间的关系提供了理论支撑，同时也为未来谷子遗传研究及营养改良等方面奠定了坚实的基础。

点评：该团队近几年引进了几位青年人才，发了几篇高分文章。该研究的思路是值得借鉴的，抗炎组又是新编的什么玩意

PBJ | 青海大学王舰：发布四倍体栽培种马铃薯“青薯9号”高质量、染色体级别的同源四倍体基因组

The autotetraploid potato genome provides insights into highly heterozygous species

研究解析了四倍体栽培种马铃薯“青薯9号”高质量、染色体级别的同源四倍体基因组。通过比较基因组研究发现四倍体马铃薯与二倍体马铃薯基因组在错配修复（MMR）中存在显著差异，同时基于“青薯9号”四倍体马铃薯基因组，对150份马铃薯块茎肉色进行全基因组关联分析并挖掘了候选基因。

点评：PBJ不知提供了多少”provides insights into“的水文，自从上次被它拒了后，我就一直愤愤不平了，明明这些水文还不如我的。可是要是给我也来一篇，就很香了。

Molecular Ecology Resources| 农科院深圳基因组所樊伟：发布菊苣、苦菊、牛蒡和雪莲果参考基因组

The genomes of chicory, endive, great burdock and yacon provide insights into Asteraceae paleo-polyploidization history and plant inulin production

本研究首次组装了菊苣、苦菊、雪莲果染色体级别的基因组，并更新了牛蒡基因组；明确了这些物种的分歧时间和近期多倍化事件；探讨了FAZY基因与果聚糖聚合度的关系。研究成果将推动果聚糖代谢分子调控网络的解析与菊科植物基因组学基础研究。

点评：樊伟（算前同事前辈吧，读过他留下来的代码）纯生信背景能找出后面的果聚糖代谢酶故事，难得

BMC Plant Biology | 隆平高科杨远柱与北大何航：揭示超级杂交稻隆两优华占和晶两优华占杂种优势遗传机制

Transcriptome profiling of two hybrid rice provides insights into the genetic basis of heterosis

通过转录组测序和全基因组重测序，揭示了隆两优华占和晶两优华占强杂种优势产生的遗传机制。

点评：我恨这篇文章，别问我为什么。。。

PBJ |北大何航/隆平高科杨远柱：两系杂交水稻骨干亲本四个T2T, Gap-free基因组

The telomere-to-telomere gap-free genome of four rice parents reveals SV and PAV patterns in hybrid rice breeding

该研究利用HiFi和Ultra-long测序结合的组装策略，完成了湘陵628S、晶4155S、隆科638S与华占4个杂交水稻骨干亲本无缺口参考基因组组装，结合其余六个已发表的杂交水稻亲本基因组，系统分析了结构变异在杂交育种过程中的分布和影响，发现结构变异在F1功能基因及转录杂种优势起着重要作用。该研究展示杂种优势和杂交育种研究已进入无缺口参考基因组水平。

点评：我同样恨这篇文章，别问我为什么。。。

GigaScience | 胡桃楸染色体水平基因组发布

The Manchurian Walnut genome: insights into Julgone and Lipid biosynthesis

目前胡桃楸组装质量最高的染色体水平级别的基因组，且基因组具有很高的连续性和完整性。该研究揭示了胡桃楸与其他胡桃科物种的系统分类地位和进化特征，并完成了胡桃楸果实发育过程中胡桃醌和油脂合成相关基因的挖掘工作，这为胡桃楸关键药用成分调控机制及基因组进化研究提供了重要参考，特别是为胡桃楸的综合开发和利用提供了宝贵的遗传信息。

点评：基因组+转录组+代谢组，懒得评价。

The Plant Journal | 西南大学李加纳/卢坤教授团队在甘蓝型油菜时空转录组和亚基因组研究中取得进展

Spatio-temporal transcriptome profiling and subgenome analysis in the Brassica napus

该团队对甘蓝型油菜6个发育时期的24个组织器官进行了转录组分析，发现这些组织器官可以分为8类。甘蓝型油菜角果皮与根、茎、叶的功能部分相似。硫苷代谢过程在甘蓝型油菜根和角果皮发育过程中起着重要作用，蛋白磷酸化过程在花药和种子发育早期过程中起着重要作用。研究还鉴定到17,100个在不同组织器官中特异表达的基因，包括889个转录因子，发现转录因子的组织特异性强于结构基因。在基因共表达网络中，部分倾向表达基因被鉴定为hub基因，发现其可能通过多种激素信号通路实现对油菜不同组织器官发育的特异调节。另外，团队比较了甘蓝型油菜AC亚基因组同源基因的表达模式，发现甘蓝型油菜中不存在AC亚基因组表达优势。同源基因的时空表达差异与启动子中转座子和调控元件数目相关。本研究提供了完整的甘蓝型油菜转录组图谱，还挖掘了甘蓝型油菜生长和发育的重要基因。

构建了基因表达数据库BrassicaEDB（https://brassica.biodb.org/），实现了基因表达可视化，为油菜基因组研究提供了重要工具。

点评：可以的，就是费钱。

Frontiers in Plant Science | 中国农科院杨庆文：解析我国野生稻原生境保护居群的遗传结构与株型变异

Genomic Analysis Provides Insights Into the Plant Architecture Variations in in situ Conserved Chinese Wild Rice (Oryza rufipogon Griff.)

普通野生稻最典型的特征是匍匐生长。在我国野生稻遗传多样性中心，具有典型代表性的“广西桂平”野生稻原位保护点，研究人员首次发现有直立生长的株系存在，并在该居群中发现有四种株型的变异类型。通过利用分子标记进行遗传结构分析，发现该原生境保护点的整个群体按株型分为两大类群；对代表性单株进行重测序，通过基因组学分析发现，桂平野生稻属于Or-III居群，具有独特的遗传结构，与籼稻、粳稻和Aromatic稻都有基因渗入。研究人员进一步选取居群中的四种株型单株，构建DNA混池分别进行BSA分析，发现一个与抽穗期相关的基因DHD1，可能与原生境保护点中的株型变异相关，而株型关键基因MOC1, LAZY1等，在原生境保护居群中的变异并没有影响株型。研究发现桂平原生境保护点的野生稻与桂平市乃至广西的地方品种并没有基因渗入，而株型的变异既然非自然变异，极有可能来自于周边大面积推广的栽培稻品种。

点评：其实研究还可以，做水稻驯化的可以看看

posted @ 2022-07-23 00:10  生物信息与育种  阅读(483)  评论(0)  编辑  收藏  举报