華中農業大學Nature子刊發布GWAS研究新成果

　　來自華中農業大學的研究人員報告稱，他們通過對玉米粒進行基于代謝物組(Metabolome)的全基因組關聯(GWAS)研究獲得了一些新的生物化學見解。

　　植物生成大量結構各異的代謝產物，它們在植物的生長、細胞補充、全株資源分配以及植物的發育和應激反應中發揮著重要的作用。此外，它們還為人類提供了必不可少的營養、生物能、醫藥、香料等資源。了解植物生物化學對于在不斷變化的氣候條件下實現可持續發展農業以及資源保護至關重要。

　　代謝組學是指對廣泛的代謝產物進行全面高通量定量分析的一種研究方式，其在人類、動物和植物表型及診斷研究中具有重要的價值。玉米是全球糧食和飼料供應的重要農作物之一，對這一物種開展全面代謝組學研究迫在眉睫。此外，玉米自交系所顯現的特殊基因組及表型多樣性，使得它成為了一種吸引人的遺傳學研究模式生物。

　　GWAS是用來檢測全基因組范圍內的常見遺傳變異與可觀測性狀之間遺傳關聯的一種方法。在人類中，GWAS已開始揭示出一些代謝性狀的遺傳學，證實其適用于生物醫學和藥學研究。近期在玉米中開展的第一個基于代謝物的關聯研究證實了這種方法在遺傳改良中的應用價值。但目前對于玉米代謝物組天然變異的遺傳和分子基礎理解仍局限于相對小的種群規模及少數的一些選擇性的生物化學信號通路。

　　在這篇新文章中，研究人員對玉米代謝展開了全面的研究。通過結合遺傳、代謝物和表達分析方法，他們詳細研究了玉米粒代謝多樣性的遺傳基礎。研究人員確定了種植在多個區域702個玉米品種的983個代謝物特征，通過基于代謝物的全基因組關聯繪圖鑒別出了跨越3種環境的1,459個顯著基因組-性狀關聯。大多數(58.5%)鑒別的基因座得到了表達QTLd的支持，一些(14.7%)基因座通過連鎖作圖得到了驗證。重測序和候選基因關聯分析確定了與代謝性狀相關的5個候選基因的潛在因果變異。通過突變和轉基因分析進一步驗證了其中的兩個基因。所鑒別的一些與粒重相關的特征或許可以被用作為生物標記物來推進玉米遺傳改良。

　　新研究增進了我們對于玉米功能基因組學和代謝的認識，并為作物改良提供了一個強有力的工具。