【动植物研究动态】20220626文献解读

目录

最近很久没有更新，实在是生活中事情太多，节奏完全被打乱了。

PBJ | 中国农业科学院棉花研究所揭示表达新等位基因动态调控棉花纤维长度的分子机理

Expressed- genes and their new alleles identification during fibre elongation reveal the genetic factors underlying improvements of fibre length in cotton

该研究利用陆地棉 中36和海岛棉 海7124为亲本构建的高世代种间回交自交系群体（191 BILs）开展基因组重测序分析及47个BILs纤维发育5，10和15天的转录组数据分析，鉴定出潜在影响纤维长度的ENAs并构建纤维伸长相关基因的动态调控网络。

对发育纤维中的35,420个表达基因序列进行分析，共鉴定10,366个表达新等位基因（expression new alleles，ENA）。分析发现ENAs在子代中的积累促进其分化并显著影响纤维长度。总的来说，在开花后5-15天的纤维中鉴定到1,056-1,255个ENAs在一些BILs中表现超亲表达，其中有520个ENAs位于调控纤维长度QTLs中。经鉴定发现，重组后的GhFLA9等位基因对纤维长度的影响大于亲本CRI36的等位基因。利用ENA标记，研究人员鉴定出3个新的控制纤维长度的QTLs；同时纤维表达基因eQTL分析发现，在开花后5，10和15天，分别鉴定到1,286，1,089和1,059表达基因与纤维长度性状共定位。利用以上纤维伸长相关基因构建其动态表达调控网络，共鉴定到7个时空特异调控表达基因簇及105个候选基因。最后研究者还利用CRISPR-cas9系统验证了GhMAH1 （Ghir_D10G011050）参与棉纤维伸长。

点评：以后eQTL等同类项目可参考方法。

Molecular Plant | 北京大学现代农业研究院张兴平：发表首个西瓜T2T基因组

A telomere-to-telomere gap-free reference genome of watermelon and its mutation library provide important resources for gene discovery and breeding

该研究利用PacBio HiFi，ONT ultra-long组装了一个西瓜近交系G42的T2T gap-free基因组，其中包括所有22个端粒和11个着丝粒。利用花粉EMS诱变技术从近交系G42中获得了20多万颗M1种子，从M1和M2群体中确认了301个形态变化的突变体并进行了测序。Gap-free基因组及其EMS突变库为西瓜的遗传学、基因组学和改良提供了重要的资源。

点评：单纯的T2T基因组也难发了，还要找找其他的故事。

Plant Com | 江苏省农科院：找回棉花“丢失”的优质纤维和抗旱关键基因

Genome sequence of Gossypium anomalum facilitates interspecific introgression breeding

该研究基于组装的基因组信息在国际上首次获得了棉花二倍体野生种异常棉的高质量渐渗系群体，找回了在棉花进化（驯化）过程中“丢失”的优质纤维和抗旱关键基因。

点评：研究内容丰富，反套路，干湿结合。

Mol Plant | 中国农科院基因组所：解析马铃薯品种“合作88”的高质量基因组

Genome architecture and tetrasomic inheritance of autotetraploid potato

该研究发布了当前最高质量的栽培马铃薯基因组，同时通过比较基因组学和遗传学分析，揭示了同源染色体间广泛存在且不均衡的序列、表达和遗传行为的差异，并展示了亲本之间有害突变基因型的互相屏蔽和功能基因的互补。

github：https://github.com/baozg/Potato_C88

点评：还没有组装过这么复杂的基因组，学习学习。黄三文老师太牛了。

JGG | 河北大学杜会龙团队：综述植物泛基因组学研究进展

Plant pan-genomics: recent advances, new challenges, and roads ahead

该综述全面总结了目前植物泛基因组学研究进展，并探讨了植物泛基因组学发展面临的挑战及未来研究方向。

点评：后面专门写一篇来翻译下吧。梁老师的学生，R498的作者也当PI了。

The Plant Journal | 中国农业大学李自超/李金杰：粳稻低温适应性驯化

Cold-Adaptive Evolution at the Reproductive Stage in Geng/Japonica Subspecies Reveals the role of OsMAPK3 and OsLEA9

该研究结果鉴定并功能验证了两个水稻生殖生长期耐冷基因OsMAPK3和OsLEA9，明确了两个基因的演化途径及育种潜力。揭示了粳稻种内冷适应分化的进化路径的同时，也为低温地区水稻分子育种提供了新的遗传资源。

点评：同门实验室的作品，经典正向遗传学+验证+驯化的研究思路。

The Plant Journal｜基因组所胡冠菁：揭示异源四倍体棉花盐胁迫响应机制

Parental legacy versus regulatory innovation in salt stress responsiveness of allopolyploid cotton (Gossypium) species

该研究比较了四种密切相关的二倍体和多倍体棉种对盐胁迫的不同转录响应反应，深入探讨了多倍体在盐胁迫条件下调控机制的不同进化来源。研究结果表明，异源多倍体能够通过创新调控获得相对于其二倍体祖先更广泛灵活的应激反应，这为研究不同环境下多倍体的适应性进化提供了新的见解。

点评：棉花转录调控，胡老师的拿手好戏。

Plant, Cell & Environment（PCE） | 上海交通大学石建新和张大兵：揭示亚洲栽培稻种子甘油脂类代谢物含量变异的遗传基础及形成机制

Genetic architecture of seed glycerolipids in Asian cultivated rice

该研究以587份亚洲栽培稻群体和103份籼粳稻杂交衍生的染色体片段置换系群体的种子为研究对象，首先用高通量脂质组学技术获得了水稻种子甘油脂类代谢谱图，揭示了籼粳稻亚种间种子甘油脂类含量的显著差异。随后通过全基因组关联分析和数量性状位点连锁分析，鉴定到大量和目标脂类代谢分子显著关联的QTL位点，并结合基因功能注释预测了23个可能调控水稻种子甘油脂类含量的候选基因。其中，编码磷脂酰胆碱:二酰甘油胆碱磷酸转移酶的OsLP1和颗粒结合淀粉合酶I的Waxy基因，分别调控自然群体内种子饱和三酰甘油和溶血磷脂酰胆碱含量变异。进一步通过转基因及酶活性实验证明籼粳稻间OsLP1序列的变异导致了不同OsLP等位酶对底物（溶血磷脂酰胆碱-16:0/16:0）偏好性的不同，进而造成种子饱和三酰甘油含量的差异；而Waxy序列多态性导致种子直链淀粉含量和溶血磷脂酰胆碱含量的差异。

群体遗传学分析发现OsLP1在亚洲栽培稻群体中存在三种主要的单倍型，并且分别存在于籼稻，粳稻，澳洲稻（Aus）三个亚种中，暗示该基因可能在不同亚群体中被独立选择。通过单倍型的地理分布推测籼稻和粳稻中OsLP1的功能分化可能和籼粳分化过程中的抽穗期适应相关，并通过染色体片段置换系及转基因植株表型观察结果证明了除种子脂类含量差异外, 籼粳间OsLP1等位基因对开花时间的调控也存在显著差异。此外，作者发现Aus群体特有的OsLP1单倍型和一个已报道的耐淹QTL的抗性标记共分离，由此推断OsLP1可能在淹水胁迫中由于基因连锁或者基因多效性被选择下来。因此认为亚洲栽培稻群体内种子甘油脂类含量的差异是适应性性状（如耐涝、抽穗）的自然选择和品质性状（如口感）的人工选择共同造成的；而相关代谢基因/QTL的多效性和连锁是造成群体内甘油脂类代谢含量差异的重要原因。

点评：mGWAS+验证+群体遗传，经典作品。

Plant Com | 中国农业科学院生物所谷晓峰：水稻株型改良关键基因SD8

Genome-edited ATP BINDING CASSETTE B1 transporter SD8 knockouts have optimized rice architecture without yield penalty

研究通过全基因组关联分析（genome-wide association study, GWAS）分析，在水稻中鉴定到与株高相关的拟南芥生长素运输载体ABCB1同源基因SD8，使用CRISPR-Cas9技术在日本晴（NIP）背景下创制了SD8基因编辑突变体sd8-1和 sd8-2。sd8-1和 sd8-2株高显著降低，旗叶夹角变小，植株更加直立，且单株产量没有受到影响。田间试验结果表明sd8-1敲除株系在密植条件具有显著的增产效应（约增加10%），相比正常种植密度条件下sd8-1产量与NIP相比没有显著差异。后续做了一系列实验验证。

点评：GWAS+验证，找故事，找创新。

Plant Com | 遗传所张爱民：解析乌拉尔图小麦群体进化历史及地理适应性

**Whole-genome resequencing of the wheat A subgenome progenitor Triticum urartu provides insights into its demographic history and geographic adaptation **

乌拉尔图小麦（Triticum urartu，AA，2x=14）是四倍体小麦（AABB）和六倍体小麦（AABBDD）的A基因组供体，在小麦的起源、进化和遗传改良中具有重要的作用和地位。本研究对来自于世界各地的59份乌拉尔图小麦进行全基因组深度重测序，获得了42.2百万个高质量的单核苷酸多态性位点（SNPs）和3.0百万个插入缺失位点（InDels），在此基础上获得乌拉尔图小麦群体的遗传多样性指数π和θW分别为2.595 ×10−3和2.353 × 10−3，从全基因组水平上揭示了乌拉尔图小麦的遗传多样性。

系统进化树、群体结构和主成分分析均可将乌拉尔图小麦群体划分为两河流域种群（Mesopotamian-Transcaucasian，MT）和地中海东岸种群（eastern Mediterranean coastal，EMC），这两个群体的LD block数量分别为208,791和180,575个。SMC++分析显示这两个群体是在更新世晚期（新仙女木时期，距今约1.3万年）剧烈的气候变化导致出现分化。TreeMix分析显示普通小麦的A基因组直接供体起源于叙利亚西北部与土耳其南部交接的卡拉卡达格山脉附近（Karacadag Mountains），该地区的乌拉尔图小麦材料具有更多的遗传漂变（genetic drift）。不同的选择分析方法（FST-Ln(πEMC/πMT)，XP-CLR，XP-EHH等）分别在两河流域种群和地中海东岸种群中检测到2,844和3,505个选择基因，涉及到光周期调控、种子休眠、抗病抗逆等多个植物调控反应，代表了其独特的地理适应性。该研究还获得了一批和环境适应、抗逆等相关的候选基因，如调控株高和抗倒伏基因SD37，为普通小麦的遗传改良提供了基因资源。

点评：用的群体遗传的方法挺多的，不知准确性如何。

The Crop Journal | 扬州大学利用GWAS挖掘玉米茎秆强度关键基因及其优良等位变异

Genome-wide association study identifies novel candidate loci or genes affecting stalk strength in maize

通过对茎秆穿刺强度、压碎强度、弯曲强度等性状进行全基因组关联分析，确定了相关候选基因，并对其中的两个基因进行重测序，挖掘出与茎秆穿刺强度显著相关的变异位点和优异等位变异。

CJ的研究还差那么点意思。

New phytologist | 中国农科院作科所周美亮团队在苦荞及其近缘野生种金荞麦比较基因组解析上取得新进展

Comparison of buckwheat genomes reveals the genetic basis of metabolomic divergence and ecotype differentiation

基于二代三代和Hi-C技术组装了一套二倍体金荞麦基因组，基因组大小为1.08G，注释到38,919个蛋白编码基因。通过与苦荞基因组比较发现，金荞麦基因组大小是苦荞基因组（0.48G）的两倍，这主要是由重复序列扩增导致。研究发现，在3号和4号染色体上存在两段大片段倒位，相关基因与代谢、细胞壁形成、根形态建成等密切相关，推测这可能与金荞麦特有的品质和农艺性状相关。基因组进化分析发现，金荞麦和苦荞在近代发生分化，金荞麦中与代谢相关的基因受到了强烈选择。

研究中选取金荞麦的地下膨大茎、根和苦荞的根进行了代谢组分析，发现金荞麦中儿茶素、原花青素、芦丁、槲皮素等黄酮类物质含量远高于苦荞，是金荞麦可做药用的重要原因。进一步从基因组层面揭示了金荞麦中黄酮类物质合成相关基因发生了扩增，尤其是FdCHI、FdF3H、FdDFR、FdLAR基因家族。此外，研究团队从云贵高原搜集到34份直立和斜生生态型的二倍体野生金荞麦并进行了性状评价，发现直立生态型的农艺性状优于斜生生态型，而斜生生态型的品质性状优于直立生态型。为了研究两种生态型性状分化的遗传机制，研究团队对这些样本进行了重测序并计算了二者之间的遗传分化系数，挖掘到FdMYB44、FdCRF4等一系列与品质和农艺性状相关的基因。该研究为金荞麦的性状改良和品质育种，以及为苦荞和金荞麦种间杂交的分子育种奠定了理论基础。

点评：组装+比较基因组+代谢组+重测序，解析物种特征。

Hortic Res | 成都中医药大学建成中药植物基因组综合数据库TCMPG

TCMPG: an integrative database for traditional Chinese medicine plant genomes

该研究首先从PlabiPD中收集了所有已测序植物的拉丁名和参考文献，并从TCMID和HERB下载了中草药的信息；然后以植物的拉丁名作为参考，从公共数据库收集所有已公开的药用植物基因组数据（全基因组序列、基因注释、编码序列和氨基酸序列）。在此基础上，通过整合药用植物和中草药的基础信息，构建了用于存储和分析药用植物基因组的综合数据库网站TCMPG（http://cbcb.cdutcm.edu.cn/TCMPG/）。

点评：看来HR很喜欢接收数据库，水文的好地方。

Plant Journal | 中科院植物所石雷/梁振昌合作揭示丁香属全基因组、演化历史及花香形成机制

A chromosome-level genome of Syringa oblata provides new insights into chromosome formation in Oleaceae and evolutionary history of lilacs

研究人员在东亚广布种华北紫丁香（Syringa oblata）全基因组测序组装的基础上，开展了包括其近缘种在内的比较基因组分析，发现木犀科的祖先具有20条染色体，在渐新世中期前经历了一次二倍化事件，随后加倍的部分染色体发生了断裂重组，最终形成了木犀科植物的46条染色体。华北紫丁香祖先的分化早于木犀科中桂花和油橄榄的分化；丁香属内五个组（系）的祖先在中新世后期开始分化。基于全基因组序列和覆盖全属的26个野生种（变种）的重测序，该项研究形成了至今最为完整的丁香属种间系统演化图谱。

点评：物以稀为贵，材料少也珍贵。

PBJ | 中国中医科学院黄璐琦院士团队发布首个蕲艾超大（8.03 G）染色体水平基因组，揭示艾染色体融合事件并解析其药效成分的合成路径

Genome sequencing reveals chromosome fusion and extensive expansion of genes related to secondary metabolism in Artemisia argyi

本研究选择在蕲春广泛种植并且富含挥发油和黄酮成分的蕲艾品系“香艾”为研究对象，对其进行基因组从头测序和组装，从基因组进化、染色体融合和活性成分生物合成路径3个主要方面进行了分析，为艾遗传育种、功能基因组学和进化奠定了重要基础。

点评：这种东西讲故事麻烦，相信也花了不少功夫。

iScience | 陕西省植物研究所首获染色体级别漆树参考基因组序列

The chromosome-level genome for Toxicodendron vernicifluum provides crucial insights into Anacardiaceae evolution and urushiol biosynthesis

该研究首次获得并公开发布了染色体级别的漆树参考基因组序列，并揭示了漆树木质素及漆酚合成相关的代谢通路。

点评：基因组+转录组+代谢组

posted @ 2022-06-26 23:11  生物信息与育种  阅读(389)  评论(0)  编辑  收藏  举报