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統計基因組學團隊在關聯分析理論與應用研究領域取得新進展
發布時間:2020-09-16

近日,我校植物科學技術學院統計基因組學團隊在國際學術期刊Journal of Experimental Botany以“Evolutionary population structure model reveals pleiotropic effects of GmPDAT for seed oil- and size-related traits in soybean”為題發表了的最新研究成果。該研究提出了進化群體結構概念,發現了大豆種子油份含量與種子大小的多效基因GmPDAT,為大豆產量與品質育種提供了新方向。

群體結構是影響關聯分析的重要因素。目前,它主要用每品種歸屬各亞群的后驗概率Q矩陣和重要主成分得分矩陣來表示。研究發現,在作物野生材料、地方品種和育種品種組成的關聯作圖群體中,用其進化類型作為群體結構(簡稱進化群體結構),可發現一些新位點,例如,本研究在大豆第13號染色體上發現的與種子油份含量和種子大小相關的馴化位點。

在上述新位點附近,通過生物信息學分析發現與大豆油脂代謝相關基因GmPDAT。它在野生大豆和栽培大豆亞群的等位基因頻率存在顯著差異,為馴化基因。該基因在大豆高油大粒品種的表達量顯著高于低油小粒品種。

通過測定轉GmPDAT基因T2代陽性株系、RNAi株系和野生型株系的種子油份含量和種子大小相關性狀發現一是過表達株系的種子油份含量、亞油酸、亞麻酸、百粒重、粒長和粒寬顯著高于野生型株系,二是RNAi株系的種子油份含量、亞油酸、亞麻酸、百粒重和粒厚顯著低于野生型株系。

此外,結合三?;视偷倪B鎖分析和轉基因大豆種子細胞與油體大小比較,提出了GmPDAT通過增加三?;视秃縼砜刂拼蠖狗N子油份含量和種子大小的分子機制。這為多效和馴化基因鑒定提供了新思路。

我校植物科技學院博士研究生劉金洋和張亞雯為論文共同第一作者,章元明教授為論文通訊作者,中國農業科學院棉花研究所研究員商海紅和美國農部研究員宋啟建參與研究。本研究得到國家自然科學基金項目資助。

據悉,近年來,該團隊提出了一系列多位點全基因組關聯分析、連鎖分析和BSA分析新方法,并從Monte Carlo模擬研究、真實數據分析、三維遺傳網絡構建和轉基因實驗驗證四個方面論證了這些新方法的有效性,性能優于目前國際流行方法。團隊在Molecular Plant、Briefings in Bioinformatics、Genomics, Proteomics & Bioinformatics等國內外刊物發表論文10余篇,主編Frontiers in Plant Science專輯1部,被收錄于《生物信息學》(第二版)教材,被Nat Commun、Mol Plant和Plant J等動植物和林木遺傳分析論文引用522次。

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