揭秘胚胎进行细胞重编程的分子机制

  揭示甘薯块根基因表达变异的遗传调控基础

  甘薯(Ipomoeabatatas (L.) Lam)为旋花科番薯蔓生草本植物,其产量高、营养丰富、抗逆境能力强,是世界上重要的粮食、饲料、工业原料及新型能源作物。块根是甘薯的主要被食用部位,其富含淀粉、膳食纤维、β-胡萝卜素、花青苷等营养物质,深受消费者青睐。因甘薯是自交不亲和、高度杂合的多倍体物种(2n = 6x = 90),加之其基因组异常复杂,对甘薯重要农艺性状的分子调控机制研究较少。

  近日,江苏师范大学生命科学学院甘薯研究团队在园艺领域顶级期刊《Horticulture Research》(SCI一区,IF5year=5.570)在线发表了题为“Genome-wide analysis of expressionquantitative trait loci (eQTLs) reveals the regulatoryarchitecture of gene expression variation in thestorage roots of sweet potato”的研究论文,揭示了甘薯块根基因表达变异特征及其调控的分子遗传基础。

  该研究利用公共数据库中的88份甘薯块根转录组和16份甘薯重测序数据,以甘薯近缘野生种Ipomoea trifida作为参考基因组,结合鉴定的高质量SNP分子标记,进行了全基因组表达数量性状位点(eQTL)定位分析,共检测到4408个eQTL位点,调控3646个基因的表达变异。该研究同时检测到10个显著的distant-eQTL表达调控热点,发现其中两个调控热点控制的基因趋于在花青苷代谢途径富集。

  近年来,受网络谣言等影响,紫心甘薯(紫薯)被消费者误认为是转基因甘薯,严重影响了紫薯的市场消费和产业发展。虽然国家甘薯产业技术体系已从多个方面阐明了“紫心甘薯绝对不是转基因”的观点,但仍缺乏相关的分子遗传学证据。该研究以花青苷代谢途径为例子,首先通过基因序列、共表达及eQTL分析,构建了甘薯块根花青苷合成的表达调控网络,发现IbMYB1-2是块根花青苷合成的主调控因子;其次结合全基因组关联分析表明,IbMYB1-2是调控紫心甘薯块根花青苷积累的主效基因,其能够解释关联群体中75.65%的表型变异;最后通过对225份甘薯种质资源的分析,发现IbMYB1-2的Presence/Absence Variation(PAV)与甘薯块根薯肉颜色极显著关联(P =2.06 × 10-53)。以上结果表明紫薯种质中因存在有功能的IbMYB1-2而能够在块根合成花青苷,证明了紫薯不是转基因作物。该研究首次揭示了甘薯块根基因表达变异的遗传结构,并对后续甘薯块根重要农艺性状的QTL定位与遗传改良具有重要意义。

揭秘胚胎进行细胞重编程的分子机制
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