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我校研究团队在关联分析理论与应用研究领域取得新进展

核心提示: 近日,我校统计基因组学团队在国际学术期刊Journal of Experimental Botany颁发了的最新研究成果。该研究提出了进化群体结构概念,发现了大豆种子油份含量与种子大小的多效基因GmPDAT,为大豆产量与品质育种提供了新标的目的。

南湖多多棋牌招商网讯(通讯员 张亚雯)近日,我校植物科学技术学院统计基因组学团队在国际学术期刊Journal of Experimental Botany以“Evolutionary population structure model reveals pleiotropic effects of GmPDAT for seed oil- and size-related traits in soybean”为题颁发了的最新研究成果。该研究提出了进化群体结构概念,发现了大豆种子油份含量与种子大小的多效基因GmPDAT,为大豆产量与品质育种提供了新标的目的。

群体结构是影响关联分析的重要因素。目前,它主要用每品种归属各亚群的后验概率Q矩阵和重要主成分得分矩阵来表示。研究发现,在作物野生材料、地方品种和育种品种组成的关联作图群体中,用其进化类型作为群体结构(简称进化群体结构),可发现一些新位点,例如,本研究在大豆第13号染色体上发现的与种子油份含量和种子大小相关的驯化位点。

在上述新位点附近,通过生物信息学分析发现与大豆油脂代谢相关基因GmPDAT。它在野生大豆和栽培大豆亚群的等位基因频率存在显著差异,为驯化基因。该基因在大豆高油大粒品种的表达量显著高于低油小粒品种。

通过测定转GmPDAT基因T2代阳性株系、RNAi株系和野生型株系的种子油份含量和种子大小相关性状发现一是过表达株系的种子油份含量、亚油酸、亚麻酸、百粒重、粒长和粒宽显著高于野生型株系,二是RNAi株系的种子油份含量、亚油酸、亚麻酸、百粒重和粒厚显著低于野生型株系。

此外,结合三酰基甘油的连锁分析和转基因大豆种子细胞与油体大小比力,提出了GmPDAT通过增加三酰基甘油含量来控制大豆种子油份含量和种子大小的分子机制。这为多效和驯化基因鉴定提供了新思路。

我校植物科技学院博士研究生刘金洋和张亚雯为论文共同第一作者,章元明教授为论文通讯作者,中国农业科学院棉花研究所研究员商海红和美国农部研究员宋启建参与研究。本研究得到国家自然科学基金项目帮助。

据悉,近年来,该团队提出了一系列多位点全基因组关联分析、连锁分析和BSA分析新方法,并从Monte Carlo模拟研究、真实数据分析、三维遗传网络构建和转基因实验验证四个方面论证了这些新方法的有效性,性能优于目前国际流行方法。团队在Molecular Plant、Briefings in Bioinformatics、Genomics, Proteomics & Bioinformatics等国表里刊物颁发论文10余篇,主编Frontiers in Plant Science专辑1部,被收录于《生物信息学》(第二版)教材,被Nat Commun、Mol Plant和Plant J等动植物和林木遗传分析论文引用522次。

审核人:章元明

论文链接https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/eraa426/5905248

责任编纂:徐行 汤海静
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