Biotech for Bio | 华中农业大学章元明教授团队构建大豆种子油分相关性状、代谢物/脂质等的多维遗传网络

大豆（Glycine max）油产量和品质由种子油分相关性状决定，这些基因与性状间的桥梁则是代谢物，性状与代谢物关联的遗传基础受到广泛关注。虽然大豆油分性状和脂质代谢物的遗传基础已有很多报道，但是大豆油分性状、脂质代谢物、基因和生物小分子间的网络关系报道较少。

近日，华中农业大学章元明教授团队在Biotechnology for Biofuels and Bioproducts（原Biotechnology for Biofuels）上发表了题为“4D genetic networks reveal the genetic basis of metabolites and seed oil-related traits in 398 soybean RILs”的研究论文。该研究构建了大豆种子油分相关性状、代谢物/脂质、基因和miRNA的多维遗传网络（multi-dimensional genetic network，MDGN），将有助于大豆种子含油量及脂肪酸组成性状的遗传改良。

研究者利用398个大豆重组自交系群体6个种子油脂相关性状、59个代谢物和107个脂质，利用现代统计学方法，发现了463个代谢物-脂质、62个性状-代谢物和89个性状-脂质的显著关联（图1）。通过连锁分析，鉴定到与大豆种子油分性状相关的175个QTLs，36个QTL⨯环境互作（QEIs）和302个代谢物相关QTL簇，以及与油分相关性状和代谢物/脂质分别显著关联的70和181个候选基因，20和58个候选miRNA（图2）。

利用候选基因和miRNA间的共表达相关性、蛋白质-蛋白质互作及转录因子结合位点和miRNA靶位点的预测，构建了一个基因调控网络。将上述所有遗传关系整入上述基因调控网络，构建了一个MDGN（图3）。在提取的128子网络中，38个子网络的基因-性状或基因-代谢物关系与以前研究结果一致，如油酸-GmSEI-GmDGAT1a-三酰甘油（16:0/18:2/18:3），64个子网络的基因和代谢物被预测为同一途径，如油酸性状-GmPHS-D-葡萄糖。研究结果还发现一些新的途径，如三酰甘油（16:0/18:1/18:2）-GmbZIP123-GmHD-ZIPIII-10-miR166s-含油量。包含丙酮酸/苏氨酸/柠檬酸在内的三维遗传子网络可揭示碳水化合物、油脂和蛋白质含量间的遗传关系，包含PLD的四维遗传子网络可揭示油脂相关性状与磷脂代谢间的关系。该研究显示了MGDN在剖析复杂性状和代谢物间遗传关系方面的优势。

华中农业大学博士后韩勖为本文第一作者，章元明教授为通讯作者，郭亮教授参与了本项目研究。本研究得到国家自然科学基金（32070557和31871242）等项目资助。

原文链接：

https://biotechnologyforbiofuels.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13068-022-02191-1

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！