2025-07-01
Highlights
1、群體轉錄組可突(tu)破單一品種研(yan)究的(de)局限，捕(bu)捉基因表達的(de)群(qun)體多(duo)樣性。
2、群體轉錄組(zu)學通(tong)過eQTL和TWAS等(deng)分析，可定(ding)(ding)位(wei)調控基因(yin)表(biao)達(da)的(de)遺傳位(wei)點或(huo)直(zhi)接定(ding)(ding)位(wei)與表(biao)型關(guan)聯的(de)因(yin)果基因(yin)等(deng)。
3、派森(sen)諾(nuo)自有Illumina NovaSeq X Plus、華大(da)DNBSEQ-T7等(deng)測序儀(yi)，可實現(xian)大(da)規模群(qun)體轉錄組測序，大(da)樣本量測序項目經(jing)驗豐富。
轉錄組測序的研(yan)究對象為組織(zhi)細胞等在某一功能狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)所(suo)能轉錄出來的轉錄產物的集合(he)，可從整體(ti)水平研(yan)究基因(yin)功能以(yi)及基因(yin)結構，發(fa)現不同(tong)生理或者病理狀(zhuang)態(tai)(tai)下(xia)細胞、組織(zhi)或個(ge)體(ti)內差異表達(da)的基因(yin)。與穩(wen)定的基因(yin)組不同(tong)，轉錄組受發(fa)育階(jie)段、環境(jing)脅(xie)迫、疾病等因(yin)素動態(tai)(tai)調控(kong)，具有時間特異性、組織(zhi)特異性、空間特異性等特點，是連(lian)接(jie)基因(yin)型(xing)與表型(xing)的橋(qiao)梁。
近年來(lai)，隨著測序成(cheng)本的降低，轉(zhuan)錄(lu)組(zu)分析被廣泛(fan)應用于(yu)物種群體(ti)(ti)水(shui)平(ping)(ping)的研究(jiu)。除了進行組(zu)間差異等常規(gui)分析外，通(tong)(tong)過(guo)大規(gui)模的群體(ti)(ti)轉(zhuan)錄(lu)組(zu)測序，還(huan)可揭示群體(ti)(ti)水(shui)平(ping)(ping)上基因(yin)表(biao)達(da)(da)變異的遺傳基礎，解析表(biao)達(da)(da)差異如何(he)驅動表(biao)型(xing)分化。通(tong)(tong)過(guo)群體(ti)(ti)轉(zhuan)錄(lu)組(zu)可突破單一(yi)品(pin)種研究(jiu)的局(ju)限(xian)，捕(bu)捉基因(yin)表(biao)達(da)(da)的群體(ti)(ti)多樣(yang)性。
群體轉錄組學通(tong)過解析基因(yin)表(biao)達(da)變異的(de)(de)遺傳(chuan)調控(kong)網絡（eQTL）和表(biao)型(xing)關聯機(ji)制（TWAS）等，可定(ding)位(wei)調控(kong)基因(yin)表(biao)達(da)的(de)(de)遺傳(chuan)位(wei)點(dian)或(huo)直接定(ding)位(wei)與表(biao)型(xing)關聯的(de)(de)因(yin)果基因(yin)，成為破(po)譯復雜性狀(zhuang)（如作物(wu)產量、疾病易感性）的(de)(de)關鍵工(gong)具。其在作物(wu)育(yu)種、馴化、環境適應等領域已(yi)成功應用，彰顯了多組學整(zheng)合的(de)(de)巨大潛力。
應用場景與典型案例
一
英文題目：Integration of genome-wide association study, linkage analysis, and population transcriptome analysis to reveal the TaFMO1-5B modulating seminal root growth in bread wheat
中文題目：結(jie)合(he)全基(ji)因組關聯研(yan)究(jiu)、連鎖分析和(he)群體轉錄組分析，揭示了TaFMO1-5B對(dui)面包小麥根生長的(de)調(diao)控作用
期刊：The Plant Journal
研究背景
面包小麥(mai)是全球(qiu)糧(liang)食(shi)安全的關(guan)(guan)鍵(jian)作(zuo)物(wu)之一(yi)，目(mu)前正受(shou)到氣候變化和資源短缺的挑戰。根(gen)(gen)系(xi)在水分(fen)和養(yang)分(fen)的吸(xi)收(shou)方面起著至(zhi)關(guan)(guan)重(zhong)要的作(zuo)用，這對(dui)滿足(zu)日益增長的全球(qiu)需求(qiu)至(zhi)關(guan)(guan)重(zhong)要。另一(yi)方面，由于高通量測序(xu)的困難，根(gen)(gen)系(xi)研(yan)究(jiu)在過去的育種過程中受(shou)到限(xian)制。本研(yan)究(jiu)使用基(ji)因組關(guan)(guan)聯研(yan)究(jiu)、連鎖分(fen)析(xi)和群體轉錄(lu)組分(fen)析(xi)針對(dui)根(gen)(gen)系(xi)來改良小麥(mai)作(zuo)物(wu)。
研究結果
1、利(li)用406份小麥材料苗(miao)期(qi)根系(xi)轉(zhuan)錄(lu)組(zu)和表型(xing)數據，通過全基因組(zu)關聯(lian)分析鑒定(ding)到一個新的(de)調控小麥苗(miao)期(qi)根系(xi)生長(chang)的(de)QTL—QTrl.Rs-5B。
圖1 QTrl.Rs-5B與苗期總根長和表面(mian)積(ji)顯(xian)著關聯
2、該(gai)QTL區間內TaFMO1-5B的(de)表(biao)達量與總根長(chang)和根表(biao)面積顯著負相關(guan)。TaFMO1-5B是(shi)擬南芥AtFMO1的(de)同源(yuan)基因，該(gai)基因編碼含(han)黃素單(dan)加氧酶1。
圖(tu)2 群體(ti)轉錄(lu)組數據分(fen)析確定(ding)TaFMO1-5B為QTL區間內(nei)候選基因(yin)
3、群體轉錄(lu)組數(shu)據量(liang)化了(le)每個(ge)登錄(lu)基(ji)因(yin)的(de)表達水平， QTrl.Rs-5BHapA 基(ji)因(yin)型與(yu)QTrl.Rs-5BHapB 基(ji)因(yin)型的(de)差異基(ji)因(yin)富(fu)集結(jie)果顯示"對缺(que)水的(de)響應(ying)"、"根系發育(yu)的(de)調控 "和 "乙烯激活(huo)的(de)信(xin)號(hao)通路 "等顯著富(fu)集。
圖3 群(qun)體轉錄(lu)組揭示(shi)了(le) TaFMO1-5B 的調控(kong)網(wang)絡
二
英文題目：Multi-omics analysis unravels chemical roadmap and genetic basis for peach fruit aroma improvement
中文題目：群體(ti)(ti)測序+群體(ti)(ti)轉錄(lu)組+群體(ti)(ti)代謝組分析揭(jie)示了桃子果實香氣改善的(de)化(hua)學路線圖和遺傳基礎
期刊： Cell reports
研究背景
桃(tao)作為(wei)全(quan)球第三(san)大落葉果(guo)樹(shu)，年(nian)產量超過2400萬噸，占世界水果(guo)總產量的重(zhong)要份額。然(ran)而(er)，商業(ye)育種長(chang)期以高產、耐貯運及外觀品(pin)質（如果(guo)實著色、硬度）為(wei)核心(xin)目標，導致風(feng)味(wei)物(wu)質（如香氣揮(hui)發物(wu)）顯(xian)著下(xia)降。近(jin)年(nian)多(duo)組學整合(he)研究通過構建基因調(diao)控網絡(luo)，為(wei)同步改良果(guo)實外觀與風(feng)味(wei)提(ti)供了分子靶點，推動桃(tao)育種進入精(jing)準設計新(xin)階(jie)段(duan)。
研究結果
1、通過(guo)雜交(jiao)產生了(le)一個具有顏色(se)、形狀和(he)果(guo)實風味變化(hua)的F1群體(ti)（CSFP）。兩個親(qin)本在(zai)與香氣相(xiang)關的揮(hui)發(fa)性物(wu)質(zhi)上也表現出顯著差異，通過(guo)PLS-DA分析(xi)，確定了(le)兩種與果(guo)肉顏色(se)相(xiang)關的揮(hui)發(fa)性物(wu)質(zhi)，芳樟(zhang)醇和(he)Z-3-己烯酸(suan)醋酸(suan)酯。
圖4 紅肉桃子中與風味相關的揮(hui)發性物質顯著減少
2、CSFP群(qun)體(ti)全(quan)基(ji)因組重測(ce)序共(gong)獲得887,194個(ge)SNPs和230,815個(ge)InDel變(bian)異。研究共(gong)檢測(ce)到(dao)2506個(ge)信(xin)號(hao)，并在(zai)Pp05染(ran)色體(ti)上鑒定了一個(ge)與紅(hong)肉強烈相(xiang)關(guan)的主要位點，附近有一個(ge)NAC轉錄因子PpBL。
圖5 通過(guo)全基因組(zu)重(zhong)測序揭示了控制果肉顏色和揮發性(xing)物質的遺傳(chuan)位點
3、對CSFP群體轉錄組進行了eQTL分析，研究(jiu)鑒定了15個熱(re)點(dian)，其中一(yi)個位(wei)于Pp05染色體上的(de)Red-fleshed.Pp05熱(re)點(dian)與多種表型相關(guan)。
圖(tu)6 CSFP的eQTL圖(tu)譜和基因(yin)調(diao)控網絡
