2024-03-13
01、背景
隨(sui)著環境保護意(yi)識的(de)(de)(de)(de)日益增強和生(sheng)態(tai)文明建設的(de)(de)(de)(de)深入(ru)推(tui)進，林(lin)木作為生(sheng)態(tai)系統中(zhong)不可(ke)或缺(que)的(de)(de)(de)(de)一部分，其重要(yao)性愈發(fa)凸(tu)顯(xian)。特別是(shi)在(zai)全球氣候變暖的(de)(de)(de)(de)大背景下，林(lin)木在(zai)固(gu)碳(tan)減排、維護生(sheng)態(tai)平(ping)衡(heng)、保障(zhang)木材供應等方面(mian)發(fa)揮著舉(ju)足(zu)輕(qing)重的(de)(de)(de)(de)作用。為了(le)更好地了(le)解(jie)林(lin)木生(sheng)長(chang)的(de)(de)(de)(de)奧秘，提高林(lin)木育種的(de)(de)(de)(de)效率和品質，林(lin)木多組學研(yan)究應運而生(sheng)，成為了(le)綠(lv)色(se)革命的(de)(de)(de)(de)重要(yao)引擎。
02、多組(zu)學在林木(mu)普查中的應(ying)用方向 基因(yin)組(zu)(zu)、轉錄(lu)組(zu)(zu)、代謝組(zu)(zu)等多(duo)組(zu)(zu)學技術(shu)綜(zong)合應(ying)用，能(neng)夠(gou)幫助科研人員深(shen)化林(lin)木普查、挖掘關鍵基因(yin)信息及(ji)優良(liang)性狀。多(duo)組(zu)(zu)學在林(lin)木普查中(zhong)主要有以(yi)下應(ying)用方向： (1)基因(yin)組Denovo：將大(da)量的測序數據轉化(hua)為可用于進一步分(fen)析的基因(yin)組序列，為生物信息(xi)學(xue)研究和應用提供了重要的基礎； (2)系統(tong)發(fa)(fa)育及演化(hua)歷史(shi)：通過群體(ti)進化(hua)研究了解系統(tong)發(fa)(fa)育和演化(hua)歷史(shi)，可(ke)以更好(hao)地利(li)用生物(wu)(wu)資源。同時通過遺(yi)傳學和形(xing)態學對物(wu)(wu)種進行(xing)鑒(jian)定(ding)，有助于新物(wu)(wu)種鑒(jian)定(ding)、保護生物(wu)(wu)多樣性和生態平衡(heng)； (3)優(you)良(liang)性狀基因挖(wa)掘(jue)：通過(guo)多組學手段挖(wa)掘(jue)優(you)良(liang)性狀基因，可以(yi)加(jia)速(su)育(yu)種進程(cheng)，提高(gao)育(yu)種效率，培育(yu)出更(geng)加(jia)優(you)良(liang)、適應性強(qiang)、產量高(gao)的新品(pin)種。 林木(mu)多組學研究思(si)路圖(tu) 03、林(lin)木(mu)相(xiang)關國(guo)自然資助情況 2020年(nian)~2023年(nian)項目名稱含有(you)(you)“林(lin)(lin)(lin)木(mu)(mu)”關鍵詞(ci)國(guo)自然(ran)項目數共153個，經(jing)費總額7683萬。小派為(wei)大(da)家(jia)整(zheng)理了(le)部分(fen)(fen)往年(nian)中標項目（表1）。相較于2023年(nian)，2024年(nian)的(de)國(guo)自然(ran)重點(dian)項目立項領域在植物(wu)類有(you)(you)所(suo)調整(zheng)，納入“植物(wu)重要活性成分(fen)(fen)的(de)代謝及其(qi)調控（C02）”。近年(nian)來(lai)，國(guo)家(jia)對林(lin)(lin)(lin)木(mu)(mu)多組學(xue)(xue)研(yan)(yan)究的(de)重視和(he)(he)支持力(li)度(du)不斷加(jia)大(da)，并積極(ji)推動產(chan)學(xue)(xue)研(yan)(yan)合作(zuo)，鼓勵科研(yan)(yan)機構與(yu)企業(ye)(ye)共同(tong)(tong)開(kai)展林(lin)(lin)(lin)木(mu)(mu)多組學(xue)(xue)研(yan)(yan)究，加(jia)快研(yan)(yan)究成果(guo)的(de)轉化和(he)(he)應用。通過對林(lin)(lin)(lin)木(mu)(mu)多組學(xue)(xue)的(de)深入研(yan)(yan)究，更多具(ju)有(you)(you)優良性狀和(he)(he)抗逆性的(de)林(lin)(lin)(lin)木(mu)(mu)品種被(bei)挖掘(jue)，為(wei)我(wo)國(guo)的(de)生態建(jian)設提供豐(feng)富的(de)種質(zhi)資源。同(tong)(tong)時，這(zhe)些(xie)研(yan)(yan)究成果(guo)還可以(yi)為(wei)林(lin)(lin)(lin)木(mu)(mu)的(de)精準育種和(he)(he)高效栽(zai)培提供科學(xue)(xue)依(yi)據，推動林(lin)(lin)(lin)業(ye)(ye)產(chan)業(ye)(ye)的(de)可持續發(fa)展。 表1：林(lin)木(mu)種質資源相關(guan)國自然部分中標項目 項目名稱 項(xiang)目類型 年份 不同菌根類型木本植物全球分布格局及與多(duo)樣(yang)性(xing)關系研究 青年科學基金(jin)項目(mu) 2023 基(ji)于(yu)核基(ji)因數(shu)據探討舊世界熱帶木本竹類系(xi)統(tong)發育(yu)及演化歷史 青年科學基金項(xiang)目 2023 中國金絲桃屬（金絲桃科）的分(fen)類學研究 面上(shang)項目 2023 基于核基因(yin)數據探討舊世界熱帶木本竹類系統發育及演化歷史 青(qing)年科學基金項目 2023 CmAGL1響應茉(mo)莉酸信(xin)號(hao)調控板栗花(hua)性別分化的(de)機(ji)制研究 青年科學基金項(xiang)目 2023 RhBBX28響應低溫調控(kong)月季花(hua)瓣花(hua)青素生(sheng)物合成的(de)分(fen)子機理 青(qing)年科學基金項目 2023 木(mu)本油料樹種山桐子的性別決定系統和進(jin)化歷史研究 面上項(xiang)目(mu) 2022 重要木本經濟植物胡桃(tao)的起源馴化(hua)和擴散歷(li)史 面(mian)上項(xiang)目 2021 蘋果樹腐爛(lan)病菌β-葡萄糖苷酶VmGlu1的(de)致病功能解(jie)析 面(mian)上項目 2020 最近5000年中國西(xi)北干(gan)旱區果(guo)樹利(li)用及環境適應的木材記錄(lu)研究 青年科學(xue)基金項目 2020 葡萄黑痘病菌關(guan)鍵(jian)效應(ying)(ying)蛋白(bai)調控葡萄免疫反(fan)應(ying)(ying)的分子機制 面上項(xiang)目(mu) 2020 楊樹(shu)氮利用效(xiao)率基因發掘及新(xin)品種培(pei)育 面上(shang)項目 2020 04、派森諾—多組學在林木(mu)中研究中成(cheng)功案(an)例 案例(li)一：單瓣茉莉De novo測(ce)序(xu)+多組學為其(qi)耐熱性和芳香族化合(he)物合(he)成(cheng)提(ti)供新見解 研究背景 隨著全球變暖的(de)(de)(de)進展(zhan)，熱(re)脅(xie)迫(po)正在成(cheng)為對環境(jing)和植物(wu)(wu)種群的(de)(de)(de)威脅(xie)。單瓣(ban)茉(mo)莉是一(yi)種常綠植物(wu)(wu)，在炎熱(re)的(de)(de)(de)夏季(ji)溫(wen)度(du)38°C以上也可開(kai)花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。因(yin)此(ci)，闡明(ming)茉(mo)莉花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)耐(nai)高溫(wen)脅(xie)迫(po)的(de)(de)(de)分子(zi)機制十分重要，這將有助(zhu)于理解(jie)(jie)茉(mo)莉花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)對高溫(wen)條件的(de)(de)(de)適應(ying)性。茉(mo)莉花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)品種的(de)(de)(de)特點是不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)表型，從單瓣(ban)花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)到多瓣(ban)花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。這些差異不(bu)僅對花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)形(xing)態有顯著影響，而且(qie)還影響花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)香(xiang)(xiang)，因(yin)為花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)瓣(ban)有助(zhu)于產生(sheng)香(xiang)(xiang)氣成(cheng)分。獲(huo)得單瓣(ban)茉(mo)莉的(de)(de)(de)基因(yin)組(zu)資源，對于了解(jie)(jie)花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)香(xiang)(xiang)味生(sheng)物(wu)(wu)合成(cheng)基因(yin)與開(kai)花(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)期(qi)間的(de)(de)(de)香(xiang)(xiang)味釋放二者的(de)(de)(de)聯系(xi)至(zhi)關重要。 分析路線及結果圖展示 基因(yin)組(zu)(zu)(zu)組(zu)(zu)(zu)裝與注釋、比較(jiao)基因(yin)組(zu)(zu)(zu)分析(xi)、轉錄(lu)組(zu)(zu)(zu)、代謝組(zu)(zu)(zu)、萜類合酶(mei)基因(yin)家族(zu)鑒定等。 分析路線及(ji)結果(guo)圖展示 研究結論 本研(yan)究(jiu)通(tong)過De novo測序分析獲得了(le)單(dan)瓣茉莉的(de)基(ji)(ji)因(yin)(yin)組草(cao)圖，新組裝的(de)基(ji)(ji)因(yin)(yin)組將為進一步研(yan)究(jiu)抗非生物脅迫(po)(po)、芳(fang)香化(hua)合物的(de)生物合成(cheng)和基(ji)(ji)因(yin)(yin)組進化(hua)提供(gong)堅實的(de)基(ji)(ji)礎。此(ci)外(wai)，該基(ji)(ji)因(yin)(yin)組將有(you)助于更全面地了(le)解(jie)熱脅迫(po)(po)耐受(shou)性、花的(de)發育及其氣味形(xing)成(cheng)的(de)分子機制。 案(an)例(li)二：多組學(xue)助力探究茶葉中參與(yu)兒(er)茶素(su)O-甲(jia)基化合成的兩種O-甲(jia)基轉移酶 研究背景 茶(cha)(cha)(cha)葉(xie)中的兒茶(cha)(cha)(cha)素的主要成分(fen)(fen)表沒(mei)食子(zi)兒茶(cha)(cha)(cha)素酸酯 (EGCG),具有重要的生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)活性，包括潛在(zai)的抗癌和(he)(he)(he)(he)抗炎(yan)作(zuo)用(yong)(yong)。O-甲(jia)基(ji)化(hua)兒茶(cha)(cha)(cha)素是一(yi)類在(zai)少(shao)數茶(cha)(cha)(cha)葉(xie)品(pin)種中以低水(shui)平存在(zai)的衍(yan)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)，具有較高的生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)利用(yong)(yong)度(du)。本研(yan)究(jiu)(jiu)鑒定(ding)了參與茶(cha)(cha)(cha)葉(xie)中O-甲(jia)基(ji)化(hua)兒茶(cha)(cha)(cha)素生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)合(he)成的兩種O-甲(jia)基(ji)轉移(yi)酶(mei)（OMT）。這兩種酶(mei)分(fen)(fen)別(bie)催化(hua)EGCG的3″-位置(zhi)和(he)(he)(he)(he)4″-位置(zhi)進行(xing)O-甲(jia)基(ji)化(hua)，生(sheng)(sheng)成EGCG3″Me和(he)(he)(he)(he)EGCG4″Me。研(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)員通過BSR-Seq分(fen)(fen)析，進一(yi)步(bu)研(yan)究(jiu)(jiu)了CsFAOMT1和(he)(he)(he)(he)CsFAOMT2在(zai)不同茶(cha)(cha)(cha)葉(xie)組織和(he)(he)(he)(he)種質中的表達(da)水(shui)平與相應O-甲(jia)基(ji)化(hua)兒茶(cha)(cha)(cha)素含量之間(jian)的關(guan)系(xi)，進一(yi)步(bu)揭示了結構特征和(he)(he)(he)(he)催化(hua)機制。 多組學研究方法 BSR性狀定位、轉錄(lu)組(zu)分析(xi)、代謝組(zu)分析(xi)酶動力(li)學和(he)晶體(ti)結構分析(xi)。 分析(xi)路線及結果圖展示 研究結論 本研(yan)究(jiu)成(cheng)功鑒定和(he)(he)表征(zheng)了茶葉中參與O-甲基(ji)化(hua)兒茶素生物(wu)合成(cheng)的(de)(de)(de)兩種O-甲基(ji)轉移(yi)酶(mei)，CsFAOMT1和(he)(he)CsFAOMT2。CsFAOMT1主(zhu)要在EGCG的(de)(de)(de)3″-位(wei)置催(cui)化(hua)O-甲基(ji)化(hua)反(fan)應，而CsFAOMT2主(zhu)要在EGCG的(de)(de)(de)4″-位(wei)置催(cui)化(hua)O-甲基(ji)化(hua)反(fan)應。研(yan)究(jiu)還確定了CsFAOMT1和(he)(he)CsFAOMT2的(de)(de)(de)關鍵(jian)殘基(ji)和(he)(he)催(cui)化(hua)位(wei)點，揭示了催(cui)化(hua)機制(zhi)和(he)(he)結構特征(zheng)。這些研(yan)究(jiu)結果對于培(pei)育富含O-甲基(ji)化(hua)兒茶素的(de)(de)(de)茶葉品種和(he)(he)開發(fa)新的(de)(de)(de)茶葉產品具有重要的(de)(de)(de)指導意義。通過了解(jie)O-甲基(ji)轉移(yi)酶(mei)的(de)(de)(de)功能(neng)和(he)(he)調控機制(zhi)，可以更好(hao)地理解(jie)茶葉中O-甲基(ji)化(hua)兒茶素的(de)(de)(de)生物(wu)合成(cheng)途(tu)徑，并為(wei)茶葉的(de)(de)(de)品質改良和(he)(he)功能(neng)性開發(fa)提供科(ke)學依據。 喜迎開學季，聯合分析免費送 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