2024-03-06
農(nong)(nong)業(ye)(ye)資(zi)源(yuan)是(shi)保(bao)障糧(liang)食和重要農(nong)(nong)產品穩定安全(quan)供給(gei)的(de)戰略性資(zi)源(yuan)。2021年(nian)，農(nong)(nong)業(ye)(ye)農(nong)(nong)村部啟動新中國(guo)(guo)成立以(yi)來規模最(zui)大(da)、覆蓋范(fan)圍最(zui)廣的(de)全(quan)國(guo)(guo)農(nong)(nong)業(ye)(ye)資(zi)源(yuan)普查，經(jing)過3年(nian)努力，我國(guo)(guo)農(nong)(nong)業(ye)(ye)資(zi)源(yuan)家(jia)底全(quan)面(mian)摸清。普查新收(shou)集(ji)的(de)農(nong)(nong)業(ye)(ye)資(zi)源(yuan)將(jiang)全(quan)部收(shou)入(ru)國(guo)(guo)家(jia)農(nong)(nong)業(ye)(ye)資(zi)源(yuan)庫，開展精準鑒定，挖掘一批(pi)高產優質、抗逆抗病等(deng)優異資(zi)源(yuan)。同時生物育(yu)種作為(wei)現(xian)代農(nong)(nong)業(ye)(ye)的(de)“芯片”，對解決我國(guo)(guo)種業(ye)(ye)領(ling)域(yu)“卡脖子”技術問(wen)題，促(cu)進糧(liang)食增(zeng)產穩產具(ju)有重要意義，也是(shi)保(bao)障國(guo)(guo)家(jia)糧(liang)食安全(quan)的(de)戰略性、基(ji)礎性核心產業(ye)(ye)。多組(zu)學聯合分析通過基(ji)因組(zu)、轉(zhuan)錄組(zu)、代謝組(zu)、微(wei)生物組(zu)等(deng)多維度(du)為(wei)遺傳機制研(yan)究及種質創制提供研(yan)究基(ji)礎和證據。
圖(tu)(tu)1：農作物種質資源示意圖(tu)(tu)
01、多組學(xue)在作物資源(yuan)普(pu)查中的應用
（1）遺(yi)傳多(duo)樣(yang)性保護(hu)與(yu)利用(yong)(yong)：全(quan)球(qiu)農作物種質資源(yuan)中蘊含著豐富的(de)遺(yi)傳多(duo)樣(yang)性，這對于應對氣候變(bian)化、病蟲(chong)害威脅以(yi)及滿足人類對糧食安全(quan)與(yu)品質多(duo)樣(yang)性的(de)需求(qiu)至(zhi)關重要。多(duo)組學研究(jiu)可以(yi)全(quan)面揭示這些遺(yi)傳變(bian)異(yi)(yi)及其(qi)功(gong)能，促進優異(yi)(yi)基因資源(yuan)的(de)有效(xiao)挖掘和利用(yong)(yong)。
（2）育(yu)種改良(liang)需求：傳統(tong)的作物(wu)育(yu)種方法在提高(gao)產量、抗逆性(xing)、營養價值等(deng)方面面臨(lin)瓶頸。而通過(guo)多組學(xue)手段可以從分子層面深入解析優良(liang)性(xing)狀(zhuang)形成的機制，指導設計精準高(gao)效的育(yu)種策略，加(jia)速新品(pin)種培育(yu)進程。
（3）現代(dai)農(nong)(nong)業(ye)發(fa)展趨勢(shi)：隨著生物技術和信(xin)(xin)息(xi)技術的發(fa)展，農(nong)(nong)業(ye)已(yi)進入(ru)“智慧農(nong)(nong)業(ye)”時(shi)代(dai)，強(qiang)調精準(zhun)化(hua)、智能化(hua)管理。多(duo)組(zu)學(xue)技術能夠提(ti)供大量(liang)的生物學(xue)數(shu)據(ju)信(xin)(xin)息(xi)，為實現農(nong)(nong)作(zuo)物個(ge)性(xing)化(hua)、精準(zhun)化(hua)的栽培管理提(ti)供科(ke)學(xue)支(zhi)撐。
（4）生態與環(huan)境適應(ying)性研(yan)究：在全球氣候變(bian)暖和(he)(he)生態環(huan)境變(bian)化的(de)大背景下(xia)，需要評估和(he)(he)篩選出(chu)能在不同環(huan)境下(xia)穩定生長且具(ju)有較強適應(ying)能力(li)的(de)農作物資源。多(duo)組(zu)學技術可(ke)從(cong)多(duo)層次、多(duo)角(jiao)度(du)、多(duo)水平(ping)理解植物如何響應(ying)環(huan)境變(bian)化，從(cong)而找(zhao)到具(ju)有優異適應(ying)性的(de)種質資源。
綜上所(suo)述(shu)，多組學技術為農作(zuo)物種質資源普查提供了全新(xin)(xin)的研究視(shi)角(jiao)和(he)強(qiang)大工具，有助于推動農作(zuo)物遺傳資源的高效保護、評(ping)價及創(chuang)新(xin)(xin)利(li)用。
圖2：農作物種質資源關鍵詞(ci)云(yun)圖
表(biao)1：作(zuo)物種質(zhi)資源(yuan)相關國自(zi)然部(bu)分中標項(xiang)目
以下是(shi)合(he)作(zuo)客戶在該領域發表的部分(fen)文章：
表2：作(zuo)物種質資源相關的部分(fen)項目文章(zhang)
案例一
文章標題：Maize VKS1 Regulates Mitosis and Cytokinesis during Early Endosperm Development
期(qi)刊：The Plant Cell
研究背景：胚乳(ru)早(zao)期(qi)發(fa)育(yu)(yu)(yu)是籽粒(li)(li)發(fa)育(yu)(yu)(yu)的(de)(de)(de)一(yi)個重要階段，伴隨著(zhu)快速而(er)活(huo)躍(yue)的(de)(de)(de)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)過程，短(duan)時間內(nei)形成大(da)量的(de)(de)(de)胚乳(ru)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)，是決(jue)定玉米籽粒(li)(li)大(da)小和產量的(de)(de)(de)關鍵(jian)因素。玉米籽粒(li)(li)發(fa)育(yu)(yu)(yu)從雙(shuang)受(shou)精到成熟脫水大(da)約(yue)需要7周，但胚乳(ru)完成細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)和分(fen)(fen)化只需要8天左(zuo)右，之(zhi)后大(da)部分(fen)(fen)胚乳(ru)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)不(bu)再分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)，胚乳(ru)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)的(de)(de)(de)數目在(zai)發(fa)育(yu)(yu)(yu)早(zao)期(qi)就(jiu)決(jue)定了，中后期(qi)胚乳(ru)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)只是儲存物質合成和增大(da)并進(jin)行(xing)程序性死亡。驅動蛋白（Kinesin）能(neng)(neng)利用ATP水解所釋放的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量驅動自身及所攜帶的(de)(de)(de)貨物分(fen)(fen)子沿微(wei)管(guan)運(yun)動，在(zai)調(diao)控微(wei)管(guan)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)動性、胞(bao)(bao)(bao)內(nei)運(yun)輸(shu)、有絲分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)以及染色體(ti)運(yun)動等方面發(fa)揮著(zhu)重要功(gong)能(neng)(neng)。胚乳(ru)發(fa)育(yu)(yu)(yu)早(zao)期(qi)的(de)(de)(de)快速有絲分(fen)(fen)裂(lie)(lie)(lie)(lie)(lie)產生了構成淀(dian)粉質胚乳(ru)的(de)(de)(de)大(da)部分(fen)(fen)細(xi)(xi)胞(bao)(bao)(bao)；然(ran)而(er)，早(zao)期(qi)胚乳(ru)發(fa)育(yu)(yu)(yu)的(de)(de)(de)機制在(zai)很大(da)程度上仍然(ran)未知。
研究方法：BSA定(ding)位；圖位克隆；RNA原位雜交；亞細(xi)胞定(ding)位；免疫熒光分析(xi)
分析技術路線(xian)及結果展示(shi)
研(yan)(yan)究結論：該研(yan)(yan)究闡明(ming)了(le)馬達(da)驅動蛋白(bai)在胚乳(ru)發(fa)育(yu)過程(cheng)中的作(zuo)用，揭示(shi)了(le)胚乳(ru)早期發(fa)育(yu)與有絲分裂這樣一個基礎的細胞生物學(xue)過程(cheng)的重要關系，為胚乳(ru)早期細胞數目決定(ding)最終籽粒大小提(ti)供(gong)了(le)直接有力的證(zheng)據，為將(jiang)來遺傳改(gai)良提(ti)高產量等提(ti)供(gong)了(le)候選基因和分子(zi)機制。
案例二
文(wen)章標題：Polymer amendment regulates cadmium migration in cadmium contaminated cotton field: Insights from genetic adaptation and phenotypic plasticity
期刊：Science of the Total Environment
研(yan)究(jiu)背景：鎘(Cd)是(shi)一種具(ju)有高(gao)溶解度和(he)流(liu)動性(xing)(xing)的(de)非必(bi)需元素，廣泛存在于土(tu)壤-植物(wu)(wu)系(xi)統(tong)中。它(ta)可(ke)以對許多生物(wu)(wu)體造成傷害。作物(wu)(wu)大量(liang)積累(lei)Cd會導致(zhi)細胞色素分解，氣(qi)孔關閉，光合效率降低等(deng)。目(mu)前，外源(yuan)性(xing)(xing)化學(xue)物(wu)(wu)質的(de)應(ying)(ying)用是(shi)土(tu)壤重金(jin)屬污染(ran)修復比較常用的(de)方法。它(ta)不(bu)(bu)僅可(ke)以提高(gao)作物(wu)(wu)的(de)表型可(ke)塑(su)性(xing)(xing)，還可(ke)以通(tong)過(guo)調節遺傳適應(ying)(ying)(轉錄-代(dai)謝平衡)來緩解脅迫。棉花是(shi)世界重要的(de)纖維作物(wu)(wu)，它(ta)能(neng)吸(xi)收(shou)土(tu)壤中的(de)重金(jin)屬，對Cd有很(hen)(hen)強的(de)耐受(shou)性(xing)(xing)。然而目(mu)前很(hen)(hen)少有研(yan)究(jiu)從表型可(ke)塑(su)性(xing)(xing)和(he)遺傳適應(ying)(ying)性(xing)(xing)兩個方面系(xi)統(tong)揭(jie)示土(tu)壤中不(bu)(bu)同組分Cd對作物(wu)(wu)各器(qi)官Cd積累(lei)的(de)影響。
研究(jiu)方(fang)法：RNA-Seq；LC-MS代(dai)謝組(zu)學；
分析技術路線及結果展(zhan)示
研究結論：聚合(he)物(wu)改良劑的(de)(de)應用可以(yi)降低Cd污染(ran)土壤(rang)中可交換性(xing)(xing)Cd的(de)(de)濃度(du)，人(ren)工調(diao)節Cd在棉花器官中的(de)(de)運輸和(he)(he)積(ji)累，改變脂質代謝途(tu)徑相關的(de)(de)代謝產物(wu)如硬脂酸、茉莉酸和(he)(he)α-亞(ya)麻酸。細胞(bao)壁通過轉錄因子FATB 和(he)(he)fabG來調(diao)節細胞(bao)內(nei)外(wai)滲透壓，恢復(fu)(fu)細胞(bao)結構，提高(gao)在棉花根系的(de)(de)Cd濃度(du)，減少傳輸到(dao)棉鈴，并改善葉片的(de)(de)氧化(hua)應激(ji)耐受性(xing)(xing)。本(ben)研究加(jia)深對(dui)聚合(he)物(wu)改良劑修復(fu)(fu)棉田鎘(ge)污染(ran)的(de)(de)分(fen)子機(ji)制的(de)(de)認識(shi)，為(wei)滴(di)灌條(tiao)件下農田土壤(rang)重(zhong)金屬(shu)污染(ran)的(de)(de)修復(fu)(fu)和(he)(he)農業安全(quan)提供指導。
派森諾生物(wu)在作物(wu)種質資(zi)源研(yan)究領域的優(you)勢
（1）經(jing)(jing)驗(yan)(yan)豐(feng)富、專業度高、質量穩定：派森(sen)諾2011年成立，至今已有(you)13年項目經(jing)(jing)驗(yan)(yan)積累(lei)。作物種質資源研究經(jing)(jing)驗(yan)(yan)多(duo)樣(yang)、樣(yang)本處理與分析方(fang)法儲備豐(feng)富。
（2）多組(zu)學全平(ping)臺自產(chan)，極速周期(qi)強勢加(jia)持：派森諾作為一站(zhan)式組(zu)學技術(shu)服務與解決方(fang)案提(ti)供商，是目(mu)前國內少數提(ti)供全平(ping)臺測序服務的企業之(zhi)一，產(chan)品極速周期(qi)的強勢加(jia)持下助力種質資源領(ling)域的多組(zu)學研(yan)究。
（3）擁(yong)有自主研發(fa)(fa)的生信分析云平(ping)(ping)臺(tai)：派森諾打(da)造“一站(zhan)式”交互分析和(he)可視化平(ping)(ping)臺(tai)，從多組學數(shu)據挖掘(jue)(jue)與(yu)育種利用層面高效發(fa)(fa)掘(jue)(jue)種質資源。
（4）個性化(hua)數據分析多樣(yang)：基(ji)于核心(xin)SNP、全基(ji)因組選擇數據、核心(xin)種質等一系列數據分析助(zhu)力遺傳機制研究(jiu)及種質創制。
