精华版 | 网红杰青直播回顾！

2021-05-19 17:53:28, 小维武汉迈维代谢生物科技股份有限公司

知道大家对罗教授一个半小时的直播课还意犹未尽，小维今儿这就给您安排上了！

本期直播主题为《作物功能代谢物研究进展》，罗杰教授主要从代谢组简介、作物代谢组多样性的解析以及主要作物的功能代谢组研究三个方面进行了深入浅出的讲解。下面就跟着小维的步伐一起来重温一下吧！

精彩回顾

1. 代谢物的分类和检测技术

植物中的代谢物大约有20w至100w种左右，可大致分为初生代谢物和次生代谢物。初生代谢物为植物生长发育所必需的物质，包括氨基酸、糖、脂肪酸等，次生物质多参与植物对外界环境的应答以及功能活性物质合成，包括黄酮类、萜类、生物碱等。样本中代谢物数目的庞大以及含量差异性给其检测带来了一定的挑战，而广泛靶向代谢组检测方法的问世既实现了和靶向检测一样的高灵敏，也兼具了非靶向检测的高通量，故被称为新一代代谢组检测技术。而代谢组检测技术的日趋成熟也为正向遗传学的研究提供了良好的基础。

2. 利用广泛靶向代谢组技术+重测序（mGWAS）开展研究的成果

从2013年至今，罗杰老师团队基于mGWAS研究在高水平杂志上发表了一系列科研成果，包括广靶方法的建立⁷，mGWAS研究的综述¹、代谢物化学修饰的介绍¹¹、水稻、玉米等谷物的代谢物遗传机制研究³^、8、植物驯化过程中代谢物的遗传改良机制研究¹⁰、代谢物的功能研究^4、9等，促进了国内植物代谢组学的发展，以及mGWAS的研究应用，也为同类研究提供了很高的参考价值。

3. mGWAS研究之NG文章——利用广泛靶向代谢组+重测序（mGWAS）解析水稻叶片的代谢物遗传机制

该研究利用广泛靶向代谢组技术在529份五叶期水稻（自然群体）中对840个代谢物进行了检测(最终鉴定到277个)，基于这些代谢物的群体分层分析可以将529份水稻分为indica和japonica两个亚群；结合代谢组及通过重测序检测到的6428770个SNP位点进行 mGWAS关联分析，筛选了36个能调节具有生理和营养重要性的代谢产物含量的候选基因；通过体外酶活验证和转基因验证鉴定了影响代谢性状的5个候选基因，重构了水稻叶片的代谢网络。

4. mGWAS研究之Cell文章——利用广泛靶向代谢组+重测序（mGWAS）解析番茄驯化过程中代谢物的变化和遗传机理

该研究利用了610份番茄材料的重测序数据、399份材料的转录组数据、442材料的代谢组数据，其中，代谢组分析共检测到了980个代谢物，362个为已注释的代谢物。mGWAS和eQTL结果的重叠产生13,361个三重关系（代谢物-SNP-基因），其包括371个代谢物，970个SNP和535个基因。在已注释的代谢物中，其中46个糖苷生物碱，并且他们的含量在不同类型番茄中变化趋势一致，糖苷生物碱的mGWAS分析鉴定到了7个位点，其中5个位于基因组选择区域。在这个五个位点，SW246位点存在一个共表达基因簇，包括10个基因，其中一个UDP-糖基转移酶基因外显子的一个SNP导致提前终止，并且该SNP和代谢物的含量显著相关。该研究揭示了番茄代谢育种历史的多组学观点，并提供了代谢组育种和植物生物学的见解。

5. mGWAS研究之NC文章——利用广泛靶向代谢组+重测序（mGWAS）解析谷物重要农艺性状的代谢调控网络

利用502份水稻自然群体材料检测种子中代谢物，总共鉴定到837个物质，根据广义遗传力筛选到587个代谢物来开展mGWAS分析，最终鉴定到了32个新的候选基因（不计已报道的28个基因）；此外，挑选6种表型性状（颖壳的颜色、种子的颜色、粒宽、粒厚、粒长和千粒重）开展pGWAS。发现两种分析共定位到17个基因；通过mGWAS鉴定到的胡芦巴碱调控基因Os02g57760，进一步发现，该物质控制水稻粒宽等农艺性状，因此，基于代谢物调控农作物复杂农艺性状的调控网络得以证实。

6. mGWAS研究之NC文章——利用广泛靶向代谢组+重测序（mGWAS）解析水稻抗UV的代谢物遗传机制

首先该研究对14个物种里的黄酮类物质进行定性定量，共检测到85种物质，发现单子叶植物中存在大量氧糖基黄酮，拟南芥等双子叶植物中主要是氧糖基黄酮醇，后作者选择水稻为材料，收集529份水稻群体材料进行mGWAS分析，通过曼哈顿图找到4个氧糖基黄酮变异的SNP位点，位点附近发现了21个候选基因，体外实验筛选得到OsUGT706D1和OsUGT707A2主要通过控制酶活性来改变5-氧糖基黄酮和7-氧糖基黄酮含量。后调研发现水稻中黄酮含量与紫外分布有关，并通过超表达和RNAi进一步验证该猜测。除此之外进化分析表明7-氧糖基黄酮广泛存在于自然界中，而5-氧糖基黄酮在鸭跖草科中存在特异进化。

7. 如何开展mGWAS研究？

当有自然或者人工群体样本时，该如何进行代谢生物学的研究呢，不妨从以下几个问题开始思考：

样本材料有哪些代谢物？
哪些代谢物含量有变化？
对应的遗传位点和基因是哪些？
目标代谢物有哪些生物学功能？

当然，有了思路后，接下来找一个靠谱的合作伙伴显得尤为重要，迈维代谢组建了以罗老师为核心的代谢生物学博士PI团队，具有丰富的项目经验，近年来以通讯作者身份在Cell、Nature Communications、Nature Genetics、PNAS等国际学术期刊发表多篇论文。杰青指导思路，迈维提供服务，在科研路上助您一臂之力。

附录：

“创新代谢组及多组学活动月”系列公开课活动正在火热进行中，0元注册费即享8位大咖线上授课，实况直播，实时互动。报名方式已附，速速Get，一起聆听这场多组学饕餮盛宴吧！