代谢组+重测序
代谢组+重测序
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mGWAS
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mGWAS
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代谢组+重测序
1
产品描述
产品简介：
mGWAS(metabolome Genome-Wide Association Study)：代谢物的种类和数量在不同品种与组织中存在很大差异。利用二代测序技术获得群体材料的基因型数据(Genotype)，结合代谢组数据(Metabolome)，开展代谢物的全基因组关联分析，批量精确定位控制代谢表型(品质、功能营养分子等)相关候选基因，挖掘调控营养和品质等相关代谢通路机理，将有助于我们深入了解代谢遗传机制，加快培育优质新品种。
技术路线：
分析内容：
研究领域：
• 代谢物多样性与积累模式研究
• 代谢物功能基因定位
• 代谢遗传机制研究
• 构建植物代谢途径
• mGWAS整合GWAS研究
技术参数：
1.群体大小：建议选取300份以上材料，选取自然群体材料和人工群体材料(如RIL)
2.样本重量：每个样本鲜样重量建议≥3g，最低量为1g;
3.生物学重复：每个品种2个生物学重复。
文章案例：
a/《Cell》案例：Rewiring of the Fruit Metabolome in TomatoBreeding
研究背景：
品尝着今天的番茄，人们很难想象它的祖先是什么口味，番茄在人类千百年的驯化和育种过程中，重量和味道都发生了剧烈的变化，它的祖先是一种果重只有1-2g，酸涩味浓郁的野果子。番茄在长期的驯化和育种过程中，果实的营养和风味物质发生了怎样的变化，国内学者利用多重组学(代谢组+基因组+转录组)的大数据回答了这一问题，并发现了调控这些物质的重要遗传位点，为今天番茄风味和营养的改良奠定了基础。
研究内容：
为了了解红色番茄种群中代谢组的自然变化，选择442份材料进行代谢定性定量，包括PIM(31份s. pimpinellifolium)，CER(124份s. lycopersicum var. cerasiforme)和BIG(287份果实大的s. lycopersicum)三大类。
作者用广泛靶向代谢组分析方法(迈维代谢专利技术)来检测果实代谢物。在成熟果实的果皮组织中，共发现了980个不同的代谢物，包括362个已注释的代谢物。为了揭示果实代谢性状的遗传控制，文章在442份材料中选取2678533个SNPs做mGWAS分析。研究发现，番茄的味道是重要的驯化性状，野生番茄果实苦涩难吃，是因为有较高含量的番茄碱，番茄碱是一种有毒的抗营养物质，取实过量，能引起人们呕吐和腹泻的感觉。
研究发现栽培番茄之所以好吃了，就是因为驯化中负选择了番茄碱。通过基因组分析发现控制此性状的5个主要的遗传位点落在驯化区域，受到了强烈的选择。其中位于10号染色体上有一个新的基因簇，包括1个P450氧化还原酶基因、一个酰基转移酶基因和8个糖基转移酶基因。本研究从代谢组首次全面解析番茄驯化过程中代谢物的遗传机理。
代谢组+重测序+转录组联合解析番茄物质遗传变异机制
b/《Science》案例：A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor
研究背景：
番茄风味不像产量、抗病性、外形、色泽等易于量化的育种性状，这一特性能“感觉到”，但“看不见、摸不着”，这就决定了研究的难度。由于在现代育种过程过于注重产量、外观等商品品质，导致了控制风味品质的部分基因位点丢失，造成风味物质含量在现代番茄品种中显著降低，最终使得番茄口感下降。本研究利用mGWAS(代谢组的全基因组关联分析)系统性的解决这一科学难题，为培育美味番茄提供给了切实可行的路线图。
研究内容：
为了鉴定参与调控合成番茄果实中风味物质的基因，研究团队选取了现代番茄品种、传统番茄品种、野生型品种(S.lycopersicum var. cerasiforme)和近亲品种醋栗番茄(S. pimpinellifolium)开展GWAS研究。398份种植在Florida的番茄品种开展全基因组测序，共获得2014488个SNPs(MAF>5%，missing rate<10%)
通过质谱检测398份番茄成熟果实中风味相关物质，并测定这些番茄品种成熟果实的代谢物质含量，包括：27种挥发性物质、总可溶物、葡萄糖、果糖、柠檬酸和苹果酸，共计32种物质。
利用SNPs数据和对应品种材料的代谢物数据开展mGWAS(代谢组的全基因组关联分析)，最后鉴定到251个关联位点(P<1.24x10-7)，对应到20个代谢物性状，获得了控制风味的约50个基因位点，从而首次阐明了番茄风味的遗传基础。其中2个控制含糖量的基因位点，Lin5和SSC11.1(图3)，5个控制酸度的基因位点，发现了一些挥发性物质能够提高果实的甜感，另一些可以赋予果实的气味。本研究为绘制番茄培育新品种提供了新的思路。
番茄含糖量基因定位结果(上图为mGWAS，下图为mQTL)
上一个
无
下一个
无
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