2022年的钟声即将敲响,2021年正要转身离去,过去的一年里百迈客群体再创佳绩,协助客户先后在《Genome Biology》、《Plant Biotechnology Journal》、《Molecular Ecology Resources》、《Horticulture Research》、《Plant, Cell & Environment》、《JIPB》等期刊发表SCI文章80+,据不完全统计,累计影响因子400+,服务类型涉及标记开发、遗传图谱、BSA、GWAS、遗传进化等。

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一起回顾我们的2021

1.木薯重要农艺性状遗传解析(IF:13.583)

该研究提供了388份木薯材料的变异图谱,鉴定了23个农艺性状的52个位点,揭示了与关键农艺性状和木薯驯化相关的杂合性等位基因变异。检测到81个杂合度和核苷酸多样性降低的选择性位点,相关基因在多种生物过程中富集,包括生长、发育、激素代谢和反应以及免疫相关过程。人工选择MeTIR1和MeAHL17中的纯合等位基因有助于大淀粉块根的驯化。而在MeAHL17中选择纯合子等位基因与增加块根重和木薯细菌性枯萎病易感性相关。本研究将有助于阐明与关键农艺性状和木薯驯化相关的杂合性变异的遗传基础,并对木薯驯化过程中杂合性的变异提供了见解,为木薯和其他高杂合物种育种改良的战略发展提供依据。

2.GmST1基因参与大豆对大豆花叶病毒的抗性(IF:7.228)

该研究利用百迈客自主研发的简化基因组测序技术SLAF(Specific-Locus Amplified Fragment Sequencing),通过全基因组关联分析(GWAS),连锁分析(BSA、QTLs定位)等群体基因定位研究方法,对大豆花叶病毒G2和G3株的抗性位点进行精细定位,鉴定到一个大豆花叶病毒抗性候选基因,进一步通过转基因过表达、转录组等方法验证该基因的功能,结果发现,大豆对大豆花叶病毒G2和G3的抗性是由编码磺基转移酶(SOT)的GmST1基因控制, 本研究为大豆对SMV的抗性提供了新的解析。

3.大豆细胞核雄性不育基因定位研究(IF:7.061)

雄性不育在作物杂种优势利用和提高产量方面发挥重要的作用。该研究利用SLAF-BSA对ms1基因进行了基因定位,结合长读长测序和代谢组分析,将该基因定位于13号染色体上16.15 kb的区间,该区间包含5个蛋白编码基因,包括一个类似激酶蛋白基因NACK2的同源基因GmMs1。利用CRISPR/ cas9对GmMs1基因进行靶向敲除,发现大豆植株表现出与ms1不育系相同的雄性不育表型,证明该基因是控制大豆ms1核育性的功能基因。代谢组分析表明,可育花药在正常情况下积累淀粉和蔗糖,而不育花药中花青素含量较高,类黄酮含量较低,抗氧化酶活性较低。这些结果为研究雄性不育的分子机制提供了新的思路。

4.棉花耐低温遗传机制解析(IF:6.992)

低温是影响棉花发育的重要环境因素。该研究对来自不同地区的200份棉花材料(58份黄河流域、81份西北、25份长江流域、15份东北、21份国外材料)进行全基因组重测序(~11×),结合低温处理后的成活率(两个重复),利用GWAS对其进行低温抗性关联分析,鉴定得到一个棉花苗期低温抗性关键基因GhSAD1,该基因编码一种定位于棉花细胞质的短链脱氢酶。在耐低温棉花品种中将GhSAD1基因沉默表现为抗冷性显著降低,拟南芥中过表达GhSAD1基因表现为抗冷性显著增加,通过测定ABA含量,表明GhSAD1参与ABA信号的转导。进一步结合转录组和代谢组分析,表明GhSAD1能够增强抗冷相关基因的表达和抗冷代谢物的富集。该研究结果帮助了我们对GhSAD1介导的棉花冷胁迫反应机制的理解。

5.油菜花瓣大小遗传机制研究(IF:6.992)

花瓣的大小决定了观赏植物的价值,进而决定它们的经济价值。为了确定油菜花瓣大小的数量性状位点和候选基因,该研究连续3年对588份材料进行了表型调查,通过全基因组关联分析(GWAS),检测到16个显著的SNPs与花瓣大小相关,结合转录组分析,鉴定出52个可能控制油菜花瓣大小的差异表达基因(DEGs)。其中,拟南芥RAP2.2的同源基因BnaA05.RAP2.2可能是通过乙烯信号途径抑制细胞周期相关基因表达,导致花瓣变小;此外,细胞分裂素信号转导途径的ARR4通过调节细胞周期相关基因促进花瓣变大。该研究结果揭示了两种可能决定油菜花瓣大小的调控通路,为理解植物花瓣发育的分子遗传机制奠定了基础。

6.甜瓜果形控制基因定位研究(IF:6.992)

果实形状是甜瓜重要的品质和产量性状。该研究利用两个甜瓜自交系B8(细长果形)和HP22(扁圆果形)构建了遗传群体,鉴定了一个控制果实形状的基因。遗传分析表明,果实形状是由一个不完全显性的位点控制的,命名为CmFSI8/CmOFP13。基于BSA-seq和图位克隆的策略,将CmFSI8/CmOFP13基因定位到8号染色体53.7 kb的区间。CmFSI8/CmOFP13编码一个OVATE家族蛋白(OFP)。表达量分析显示CmFSI8/CmOFP13在HP22子房中的转录水平显著高于B8;序列分析表明,启动子中一个插入逆转录转座子的12.5 kb基因组变异导致CmFSI8/CmOFP13的表达水平升高,最终导致果实形状的差异。此外,CmFSI8/CmOFP13在拟南芥中的过表达导致了多种表型变化,包括肾形叶片和角果缩短和植株矮化等。该研究证明了OFP蛋白参与调控甜瓜果实形状,有助于甜瓜育种中更好地调控甜瓜果实形状。

7.青藏高原四倍体韭的复杂进化历史和灭绝祖先物种(IF:6.185)

该研究利用生态适应性、系统发育基因组学、群体遗传学、SLAF简化基因组与多基因位点的群体基因组数据,和荧光原位杂交 (GISH和FISH) 分析,系统阐述了四倍体韭(Allium tetraploideum,2n = 4x = 32)的适应性和复杂起源,发现该四倍体是一个明显的异源四倍体,其起源十分复杂、同时涉及异源杂交多倍化和四倍体水平的同倍性杂交物种形成两种方式;其祖先包括两个现存的近缘二倍体物种(川甘韭A. farreri和杯花韭A. cyathophorum),以及一个灭绝的二倍体和两个灭绝的四倍体祖先物种。该研究揭示了一些多倍体物种可能有非常复杂的起源,包括HHS和多倍体物种的形成和祖先的灭绝。

8.枳高密度遗传图谱鉴定落叶性状QTL(IF:5.923)

该研究利用SSR和SNP标记构建了柑橘高密度遗传图谱,该图谱在柑橘基因组中分布均匀,中性图谱共包含4163个上图标记,平均图距为1.12 cM。雌性图谱包含1478个上图标记,雄性图谱包含2976个上图标记,遗传距离分别为1093.90 cM和1227.03 cM。基于该高密度柑橘遗传图谱和2年的落叶表型数据,通过连锁分析,在scaffold 1(包含36个基因)和scaffold 8(包含107个基因)上检测到2个导致叶片脱落表型变异的位点。此外,因为低温与落叶性状密切相关,研究了30个候选基因在低温胁迫条件下的表达模式。构建的高密度遗传图谱将为柑橘叶片脱落性状的QTL定位和基因组学研究提供科学依据。

9.杂草型和栽培型糜子的遗传分化和群体结构(IF:5.753)

黍(Panicum miliaceum L.)是世界上最早被驯化的作物之一;杂草型糜子(Chang)或粟粒稷亚种被认为是这种谷物的野生祖先或野生类型的后代;这些类群间的系谱关系和遗传分化尚未明确。该研究采用高通量测序技术(specific-locus amplified fragment sequencing, SLAF-seq)对分布与欧洲大陆的106份杂草型和栽培型糜子种质资源的遗传多样性和群体结构进行了研究,结果表明,欧亚大陆东部和中西部地区栽培的糜子的遗传差异可能是由杂草型糜子沿传播路径的遗传渗入或建立者效应引起的,而来自欧亚大陆东部和中西部的糜子基因流动有限,可能是由于当地居民对糜子的不同用途和饮食习惯。本研究揭示的杂草型糜子遗传变异显著较高,提示了将野生遗传资源作为未来作物育种中改良作物性状的重要性。

10.利用MAGIC群体解析陆地棉农艺性状的遗传基础(IF:5.699)

为探索陆地棉重要农艺性状的遗传基础,从基于8个亲本的MAGIC群体960个株系中筛选出372个株系,该研究利用SLAF-seq技术对棉花MAGIC群体中的372份材料和8个亲本进行简化基因组测序,并鉴定出60,495个多态性SNP;结合3年6个环境表型数据,对9个重要农艺性状进行全基因组关联分析(GWAS),发现177个SNP位点与9个农艺性状在多环境下具有显著相关性,根据LD衰减距离,共鉴定到117个QTL位点,其中3个QTL在多环境中表现稳定,11个QTL与多个性状显著相关。解释了5.44%-31.64%的表型变异。基于组织表达量数据,在QTL区域内,有154个与关联农艺性状的相关组织特异表达的基因,其中8个为功能已知的基因。本研究揭示了陆地棉重要农艺性状的遗传基础,为棉花分子育种提供了依据。

小编寄语:2021年已接近尾声,小编为大家分享了百迈客群体事业部年度文献总结盘点,由于篇幅有限,就不一一展示,为方便大家查找文献,小编特意将百迈客2021年群体研究领域文章整理到了下面表格中,大家可根据兴趣选择阅读;同时也希望百迈客在2022年继续和国内外广大科研工作者展开深入合作,发表更多优质的高水平文章!

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参考文献:

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[3] Nadeem M, Chen A, Hong H, et al. GmMs1 encodes a kinesin-like protein essential for male fertility in soybean (Glycine max L.). J Integr Plant Biol. 2021 Jun;63(6):1054-1064.

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[5] Qian M, Fan Y, Li Y, et al. Genome-wide association study and transcriptome comparison reveal novel QTL and candidate genes that control petal size in rapeseed. J Exp Bot. 2021 May 4;72(10):3597-3610.

[6] Ma J, Li C, Zong M, et al. CmFSI8/CmOFP13 gene encoding an OFP family protein controls fruit shape in melon (Cucumis melo L.). J Exp Bot. 2021 Nov 24:erab510.

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