2024-02-22 15:30:09 Illumina因美纳(中国)科学器材有限公司
济南大学的李慧教授团队正在积极探索解决方案,致力于打通玉米耐盐机制基础研究和分子育种的“屏障”。
李慧 教授 济南大学
土地盐碱化是一个全球性的问题,由于气候变化和人类活动的影响,受到干旱和盐碱等胁迫的土地面积不断增加。这严重限制了作物的生长发育,从而影响粮食产量。
玉米作为世界上三大主要农作物之一,其耐盐能力相对较弱。在以往的研究中,虽然有很多团队致力于通过各种遗传学手段寻找与玉米耐盐性状相关的基因及元件,但已知的响应基因数量有限,且耐盐性较弱,在种质培育方面的研究较为滞后。因此,进一步筛选新的耐盐基因并解析其分子调控机制,已成为当前培育具有耐盐玉米新种质或新品种的重要基础工作之一。同时,这也对提高土地利用率、实现作物增产及保障粮食安全具有非常重大的实际意义。
北京时间8月15日,🔗2023年因美纳「农业基因组赋能计划」奖项揭晓。该计划旨在支持推动作物及畜禽性状改良,提高农业生产效率及农产品品质的相关研究。获奖者将获得因美纳提供的测序试剂支持。经过中国植物病理学会和中国动物遗传学会的专家严格评比,李慧教授团队凭借“玉米耐盐机制研究计划”,成为六个获奖团队之一。在他们的研究中,需要大量的测序分析。实际上,早在十四年前,李慧就开始了基于Next-Generation Sequencing(NGS)的多组学研究,当时团队的研究涉及构建群体,需要大量获取测定基因组、转录组等多种组学数据。
在此过程中,他们大量使用了因美纳测序平台,对其有着深刻的使用体验。通过获取多组学数据,他们成功搭建了遗传架构,并系统描绘了多层次分子调控网络。对于她们团队的研究来说,此次因美纳的赋能计划将为她们提供更多的应用方向和可能性。
李慧教授提到:“NGS技术在植物学领域的应用非常广泛。目前,结合NGS和三代测序技术可以获取更多高质量、高深度的组学信息,这将对未来的功能基因组学和进化基因组学研究产生重要影响。值得一提的是,最近NGS又有了更多前沿应用方向:在单细胞水平上运用NGS技术,并结合空间组学的概念,可以为研究提供更深层次的认识。例如,在植物器官的动态发育过程中,就涉及到了空间组学的研究;又如,在玉米花粉等生殖细胞发育的研究中,单细胞测序技术可用来探讨染色体的重组过程。”
因此,她认为NGS在农业领域有着广泛的应用前景,技术的不断发展将带来更多令人期待的突破。
“因美纳这次的赋能计划对于我们的研究推动有着很大的帮助。李教授表示,“在我们的研究推进中会涉及到大量基于NGS技术的检测分析,而NovaSeq™ X Plus可以很好地兼容多种组学的检测。这可以过更好地帮助我们从系统生物学的角度,测定关联群体在盐胁迫条件下的全面组学数据并进行关联分析,构建分子调控网络,从而鉴定出响应盐胁迫的关键基因和调控元件,最终阐明培耐盐胁迫的玉米新品种培育的技术路径。”
当然,农业研究的道路并非一帆风顺,研究人员面临重重挑战:如何将基础研究获得的成果有效地应用到实际农业生产中就是一大难题。对于基础研究来说,科研人员更关注挖掘关键基因来解析其作用的分子机制;对于育种而言,作物能否表现出预期表型则是育种家们重点关注的。李教授也遇到了这样的问题:“当我们在基础研究中鉴定到一个响应效果不错的耐盐基因,将其引入到现有的品种时并在盐碱地里种植时,发现这个品种的耐盐效果并不乐观。所以,如何把基础研究和育种间的屏障打通是我们所面临的困难和挑战。”作为基础研究人员,他们的最终目标是将实验室的研究成果应用到田间地头,为三农事业带来更有实际意义的贡献。
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