技术来解析:大蒜为啥长这样?

阅读次数：1123发布时间：2018/11/15 9:57:52

         在鉴定复杂性状背后的基因时，全基因组关联研究（GWAS）是一种强大的工具。不过，若研究对象是无比复杂又未经鉴定的基因组呢？中国农业科学院麻类研究所的科学家提出了一种新颖的解决方案：转录组参考关联研究（TRAS）。
                   
        这项题为“Transcriptome-referenced association study of clove shape traits in garlic”的研究发表在《DNA Research》杂志上，通讯作者是中国农科院麻类研究所的刘头明研究员。

        刘头明博士率领的研究团队利用单分子实时（SMRT）测序产生的转录组作为参考，对转录本序列和表达水平上的群体变异进行评分。通过这种新颖方法，他们分析了大蒜蒜瓣的形状。

        大蒜在全世界广泛种植，具有重要的食用和药用价值。这是一种二倍体植物，有着约15.9 Gb的巨大基因组，比水稻大32倍。大家都知道，大蒜通常由6-10个蒜瓣组成，这些蒜瓣实际上是维管植物中很少见的异常腋芽。虽然蒜瓣形状是重要的数量性状，但它们背后的遗传机制却鲜为人知。

        植物数量性状通常由一些主效基因和微效基因所控制，这些基因构成复杂的调控网络，鉴定起来既费时又费力。之前的研究对大蒜转录组进行了从头组装，产生了超过120,000条转录本，但许多被认为是不完整的，平均长度小于600 bp，只有35-42%带有注释。

      于是，刘头明博士及其同事收集了我国92个地方品种以及其他国家10个地方品种的大蒜样本，并选择我国的Yangxi 品种在PacBio RSII平台上开展Iso-Seq RNA转录本测序。他们随后生成了高质量的参考转录组，包括36,321条长度在120-4,803 bp的转录本。

        研究人员认为，Iso-Seq方法显著改善了转录组质量。转录本的平均长度达到1,500 bp，超过70%的转录本有完整的3’端，而且只有1%的转录本在功能上没有被注释。

       为了鉴定102个地方品种在转录本序列和表达上的变化，研究人员还对发育中大蒜的转录组进行测序。他们最终确定了22个候选转录本，其中大多数存在复杂的相互作用。八条转录本是长链非编码RNA（lncRNA），其余转录本编码的蛋白质参与碳水化合物代谢和蛋白质降解。

        研究人员在文中写道：“我们的结果表明TRAS是关联研究中一种很有用的方法，它不依赖于参考基因组，将扩大关联研究对各个物种的适用性。”与GWAS相比，TRAS有着额外的优势。例如，它能够将序列数据与表达数据相整合，直接检测某个性状的候选转录本。

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