Genome Biology:研讨提醒代谢介导的玉米抗旱遗传机制

起源：华中农业年夜学 2021-09-10 08:18

华中农业年夜学作物遗传改进国度重点试验室暨湖北省洪山试验室代明球传授课题组和陈伟传授课题组，结合以色列本·古德里安年夜学Yariv Brotman传授团队，以数百份玉米自然群体非靶向代谢组学数据为焦点，联合转录组学，变异组学数据，通过联系关系阐发与网络阐发研讨伎俩，提醒了代谢介导的玉米抗旱遗传机制。开掘并鉴定到一批参加玉米抗旱进程的候选基因，深化解析了部

华中农业年夜学作物遗传改进国度重点试验室暨湖北省洪山试验室代明球传授课题组和陈伟传授课题组，结合以色列本·古德里安年夜学Yariv Brotman传授团队，以数百份玉米自然群体非靶向代谢组学数据为焦点，联合转录组学，变异组学数据，通过联系关系阐发与网络阐发研讨伎俩，提醒了代谢介导的玉米抗旱遗传机制。开掘并鉴定到一批参加玉米抗旱进程的候选基因，深化解析了部门候选基因的抗旱功效与并提醒了其起作用的分子机理，拓展了人们对玉米抗旱机制的懂得，为玉米抗旱育种提供了丰厚的与变异资本。

该研讨以“Genomic basis underlying the metabolome-mediated drought adaptation of maize”为题在国内学术期刊 Genome Biology上颁发。

研讨者应用385份具备普遍变异的玉米自然群体，使用UPLC-ESI-MS/MS技术获取了正常浇水和干旱前提下群体的代谢谱数据，共开掘到群体内3890个高置信度的代谢物，此中1035个是干旱相应的特异代谢物，且这些代谢物在相应干旱钳制时，以上调表白为主。应用这些代谢物对玉米抗旱指标进行了预测，成果显示，相较于一切3890个代谢物和随机拔取的等量代谢物而言，这1035个相应干旱的特异代谢物具备更好的表型预测才能，阐明这些干旱相应的特异代谢物包括着更丰厚的玉米抗旱信息。

进一步，研讨者们通过全基因组联系关系阐发，相关性阐发，网络阐发和eQTL阐发，整合构建了干旱与正常浇水情况下的基因-代谢调控网络，并明白了此中的“节点”基因 （Hub gene）。本研讨除了鉴定到一批已知调控干旱应对的基因外，还鉴定到年夜量未被报道的抗旱候选基因；另外，相较于正常浇水情况，干旱前提下基因-代谢网络中呈现更多的节点基因，且这些基因具备更强的可解释性（图2）。乏味的是，该研讨鉴定到的抗旱基因在玉米驯化和改进进程中出现出了被“漠视”的征象，即：在当代玉米育种进程中，人们并未对立旱性进行充沛的选择，致使全基因组范畴内，抗旱变异位点在当代玉米中呈现“丧失”的征象。

该研讨拔取了两个干旱特异的Hub基因ZmBx12（编码一个苯并恶唑嗪酮合酶）和ZmGLK44（编码Golden-like 2类转录因子）进行后续阐发验证。通过遗传，生化与分子生物学伎俩，确定了ZmBx12基因上的CACTA转座子拔出招致了丁布含量升高，进而下降了玉米的抗旱性。此外，研讨者们还发现一个未被报道的转录因子编码基因ZmGLK44，发现该基因在代谢调理和干旱应对中发扬侧重要作用。该基因可以通过间接联合并激活色氨酸合酶TSB2，调控玉米的色氨酸合成路径，维持干旱下色氨酸更高程度的合成。试验显示，体外喷施色氨酸可能加强分歧配景玉米的抗旱性；干旱诱导表白ZmGLK44的转基因资料在干旱下表示出了更高的存活率与水分应用效率，而在正常情况下，其与阴性资料相比无显着差别。这些研讨标明色氨酸有作为玉米抗旱制剂的贸易化后劲，基因ZmGLK44具备优越的抗旱育种利用后劲）。(100yiyao.com）

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