園藝多組學(xué)助力研究

園藝多組學(xué)助力研究園藝作物種類繁多，通常包括果樹、蔬菜、各種觀賞植物、香料植物及藥用植物等。隨著高通量測(cè)序技術(shù)的蓬勃發(fā)展，基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、表觀遺傳組學(xué)、蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)的測(cè)序手段和分析方法持續(xù)優(yōu)化迭代，多種組學(xué)測(cè)序技術(shù)的搭配使用為加大園藝種質(zhì)資源的精準(zhǔn)鑒定和深度挖掘提供強(qiáng)效助力。

圖1：園藝作物示意圖多組學(xué)在園藝領(lǐng)域資源普查中的應(yīng)用結(jié)合已發(fā)表多組學(xué)文章，小派為大家整理了園藝領(lǐng)域的主要研究方向：1.種質(zhì)資源普查與研究：?jiǎn)?dòng)農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定評(píng)價(jià)，推進(jìn)優(yōu)異種質(zhì)資源創(chuàng)制與應(yīng)用，構(gòu)建種質(zhì)資源DNA分子指紋圖譜庫(kù)、特征庫(kù)和農(nóng)業(yè)種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)于品種鑒定與知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、品種純度和真實(shí)性檢測(cè)、品種親源關(guān)系和分類研究具有重要意義。2.物種起源與馴化機(jī)制研究：物種的起源與馴化過(guò)程涉及復(fù)雜的遺傳、生態(tài)和適應(yīng)性變化。通過(guò)對(duì)園藝作物進(jìn)行多組學(xué)測(cè)序可以有助于了解園藝作物的物種起源、馴化機(jī)制、適應(yīng)性進(jìn)化和家系劃分，為園藝作物的育種和遺傳改良提供扎實(shí)基礎(chǔ)。3.逆境響應(yīng)機(jī)制研究：由于固著生長(zhǎng)的特性，植物對(duì)逆境脅迫和病蟲害及時(shí)有效地響應(yīng)是其存活的前提。通過(guò)對(duì)園藝作物進(jìn)行多組學(xué)測(cè)序和分析，挖掘其在逆境脅迫下發(fā)生的特異基因表達(dá)、特定蛋白和代謝物的變化、特定表觀修飾的發(fā)生來(lái)研究其逆境應(yīng)答機(jī)制和適應(yīng)策略，有助于培育具有優(yōu)良抗逆性的園藝作物新品種，提高其在逆境條件下的生存能力和產(chǎn)量。4.品質(zhì)形成與調(diào)控研究：優(yōu)異的種質(zhì)是園藝作物色澤、風(fēng)味物質(zhì)、功能性物質(zhì)形成的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)園藝作物多組學(xué)測(cè)序挖掘品質(zhì)形成途徑關(guān)鍵基因、分子標(biāo)記和調(diào)控因子，并輔以RNAi、過(guò)表達(dá)、RT-qPCR等手段做進(jìn)一步驗(yàn)證，探討高品質(zhì)性狀形成的農(nóng)藝措施和作用機(jī)制，為改良園藝作物品質(zhì)提供靶點(diǎn)和策略。園藝作物資源普查相關(guān)國(guó)自然資助情況小派整理了一些往年國(guó)自然中標(biāo)項(xiàng)目情況（表1）。2023年國(guó)自然生命科學(xué)部設(shè)立的重點(diǎn)項(xiàng)目立項(xiàng)領(lǐng)域在園藝學(xué)與植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)方向?yàn)椤皥@藝作物生長(zhǎng)發(fā)育與品質(zhì)形成機(jī)理及調(diào)控（C15）”和“作物-土壤-生物互作與養(yǎng)分資源高效利用機(jī)制及調(diào)控（C15）”，2024年則調(diào)整為“園藝作物重要農(nóng)藝性狀形成機(jī)制與調(diào)控（C15）”和“養(yǎng)分資源高效利用機(jī)制與調(diào)控（C15）”。綜合來(lái)看，利用多組學(xué)探究重要農(nóng)業(yè)性狀等品質(zhì)形成與調(diào)控的機(jī)制已成為園藝領(lǐng)域重點(diǎn)。表1：園藝作物資源普查相關(guān)國(guó)自然部分中標(biāo)項(xiàng)目多組學(xué)在園藝領(lǐng)域資源普查中的應(yīng)用文章案例一種質(zhì)資源普查與研究文章標(biāo)題：ConstructionofanSNPfingerprintingdatabaseandpopulationgeneticanalysisof329cauliflowercultivars期刊名：BMCPlantBiology影響因子：5.3結(jié)論：本研究整合了全基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)和KASP技術(shù)，并對(duì)在公開市場(chǎng)上收集的329個(gè)花椰菜品種群體構(gòu)建了一個(gè)指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。41個(gè)SNP形成了核心標(biāo)記集，并用于構(gòu)建329個(gè)花椰菜種質(zhì)資源的SNP指紋。這329個(gè)花椰菜品種可以被分為3個(gè)類群，其分類模式與地理來(lái)源和花球緊實(shí)度一致，這也證明了本研究中SNP標(biāo)記的可靠性和準(zhǔn)確性，以及DNA指紋技術(shù)的實(shí)用價(jià)值。它們將能夠彌補(bǔ)當(dāng)前商業(yè)市場(chǎng)上花椰菜品種真實(shí)性和純度鑒定方面的空白。分析技術(shù)路線及結(jié)果展示案例二品種起源與馴化文章標(biāo)題：Phaseddiploidgenomeassembliesandpan-genomesprovideinsightsintothegenetichistoryofappledomestication期刊名：NatureGenetics影響因子：30.8結(jié)論：本研究通過(guò)三代基因組測(cè)序手段對(duì)栽培蘋果(Malusdomesticacv.Gala)和兩個(gè)主要的祖先種野生蘋果(M.sieversii和M.sylvestris)進(jìn)行基因組測(cè)序和組裝，并對(duì)91個(gè)蘋果種質(zhì)進(jìn)一步做泛基因組研究，蘋果泛基因組的構(gòu)建和分析揭示了數(shù)以千計(jì)的新基因，并發(fā)現(xiàn)在栽培蘋果中固定下來(lái)的基因，揭示了新基因/等位基因的滲入是蘋果通過(guò)雜交馴化的一個(gè)標(biāo)志。該研究全面系統(tǒng)地解析了蘋果的起源、馴化歷程和遺傳學(xué)基礎(chǔ)，為果實(shí)風(fēng)味、口感、產(chǎn)量等多種品質(zhì)性狀和改良提供了重要依據(jù)。分析技術(shù)路線及結(jié)果展示案例三逆境響應(yīng)機(jī)制研究文章標(biāo)題：DualityofimmunerecognitionbytomatoandvirulenceactivityoftheRalstoniasolanacearumexo-polygalacturonasePehC期刊名：PlantCell影響因子：11.6結(jié)論：本研究報(bào)道了一種來(lái)自青枯菌的多聚半乳糖醛酸酶外切酶(exo-PG)PehC可以激活番茄根系的早期免疫反應(yīng)。PehC的識(shí)別特異性發(fā)生在番茄根部，并依賴于未知的類受體激酶型受體。PehC可以水解植物果膠衍生的低聚半乳糖醛酸(OGs)，這是一種損傷相關(guān)分子模式(DAMP)，釋放半乳糖醛酸(GalA)，從而抑制DAMP觸發(fā)的免疫(DTI)。同時(shí)，產(chǎn)生的GalA在青枯菌侵染早期可以作為碳源被利用，從而促進(jìn)其在木質(zhì)部的定殖和生長(zhǎng)。分析技術(shù)路線及結(jié)果展示案例四品質(zhì)形成與調(diào)控研究文章標(biāo)題：Genome-andtranscriptome-wideassociationstudiesprovideinsightsintothegeneticbasisofnaturalvariationofseedoilcontentinBrassicanapus期刊名：MolecularPlant影響因子：27.5結(jié)論：本研究通過(guò)對(duì)甘藍(lán)型油菜3個(gè)育種區(qū)的QTL進(jìn)行精確定位，分析了油菜SOC的遺傳結(jié)構(gòu)。確定了與種子含油量相關(guān)