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Genome Biology | 秦峰教授课题组发现玉米干旱响应的遗传变异解析
发布日期: 2019-07-17 浏览次数:   信息来源:外围投注


在世界范围内,干旱是导致玉米产量损失的主要因素。解析抗旱性的分子机制和克隆控制抗旱性的关键基因一直是植物抗逆分子生物学研究的热点。研究表明,生物体许多性状的改变,是由于基因表达的改变导致的。为了更好地揭示遗传变异对基因表达的调控作用,以及它们与抗旱性间的关系。外围投注选择了224份抗旱性存在广泛差异的玉米自交系,在正常浇水和两种干旱胁迫条件下,共获得了627个高质量转录组数据。通过每种处理下约30000个基因进行了基因表达量的全基因组关联分析,共检测到73,573个基因表达控制位点(eQTLs),60%的eQTLs被解析到单个候选基因。26.6% eQTL在三种处理下均能稳定检测到(静态eQTLs);73.4% eQTL在一或二种处理下被检测到(动态eQTLs);这些发现揭示了丰富的组成型或干旱诱导的基因表达调控变异。针对转录因子基因的eQTLs,构建了玉米转录因子家族及其靶基因的调控层级网络。此外,通过孟德尔随机化分析,外围投注鉴定到97个基因,其表达量的改变可能与抗旱性直接相关,并确定了影响它们表达差异的遗传变异位点。进一步的实验证实,在玉米自然变异群体中,脱落酸8’-羟化酶基因(Abscisic acid 8'-hydroxylase gene)表达受到近端DNA序列变异的调控,且该基因表达量与植株抗旱性呈负相关。综上,本研究在全基因组水平揭示了遗传变异对干旱响应基因表达调控的重要作用,鉴定到多个遗传变异通过影响基因表达,从而调控植株和抗旱性。本研究鉴定到的关键遗传变异及抗旱基因,为后续基因功能研究及抗旱性的遗传改良提供了丰富的信息,同时为其它物种开展相关研究提供了可借鉴的方法。该研究成果于2020年7月6日在线发表于《基因组生物学》(Genome Biology)期刊。


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