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玉米团队在代谢研究方面取得新进展

核心提示: 2015年7月17日, the Plant Cell杂志在线发表了我校作物遗传改良国家重点实验室/生命科学技术学院严建兵教授与德国马普分子植物生理研究所Alisdair Fernie博士课题组的合作研究论文。

(文|生科院通讯员 刘海军)2015年7月17日, 《植物细胞》(the Plant Cell)杂志在线发表了我校作物遗传改良国家重点实验室/生命科学技术学院严建兵教授与德国马普分子植物生理研究所Alisdair Fernie博士课题组的合作研究论文(Genetic Determinants of the Network of Primary Metabolism and Their Relationships to Plant Performance in a Maize Recombinant Inbred Line Population)。这项工作在构建一个玉米重组自交系群体的高密度遗传图谱和测定三个不同组织的初级代谢产物的基础上,构建了玉米初级代谢网络并剖析了其遗传结构,利用网络分析的方法探究了初级代谢产物与玉米农艺性状之间的联系。

尽管玉米是全世界最重要的作物之一,初级代谢又是植物得以正常生长、发育的分子基础,但对玉米初级代谢的遗传目前知之甚少。本研究精确鉴定了玉米三个不同组织的79个初级代谢产物,定位到297个数量性状位点(QTL),发现与次级代谢物不同,只有少数QTL(14%)效应值比较大(>15%),大部分(86%)效应值都在15%以下。上位互作效应存在于四分之一的代谢物中,平均能解释表型变异为6.6%,暗示着上位性在某些初级代谢物中起着重要的作用。结合之前发表的数据和深入的遗传分析,作者发现定位的基因主要参与碳水化合物的代谢、TCA循环以及氨基酸合成与代谢过程。通过构建网络的思路,作者发现初级代谢产物具有组织特异性,与农艺性状间存在紧密联系,并发现与农艺性状共定位的QTL,这为进一步利用代谢产物进行产量及品质性状的遗传改良奠定了基础。

本研究第一作者为闻玮玮博士,这是她在我校博士后工作期间的又一成果,去年她还在《自然•通讯》杂志(Wen et al, 2014,http://news.hzau.edu.cn/2014/0317/37862.shtml)发表了剖析玉米籽粒次级代谢遗传结构的工作,闻博士已于今年初结束我校博士后的工作,目前被聘为德国马普分子植物生理所的Scientist。我校严建兵教授、马普所Alisdair Fernie博士为该文章的共同通讯作者。严建兵教授课题组的李坤,赵丽君,周杨,肖英杰,金敏,杨宁,刘海军,李文强,潘清春;马普所的Saleh Alseek, Nooshin Omranian, Alexandra Florian, Zoran Nikoloski等多位老师和同学共同参与完成了该研究工作。

该研究受到国家863计划、973计划和国家自然科学基金等项目的资助。闻玮玮博士还受到欧盟OPTICHINA项目奖学金资助。

全文链接:http://www.plantcell.org/content/early/2015/07/17/tpc.15.00208.abstract

 

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审核人:兰涵旗

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