改善谷类作物非生物、生物和农艺性状组学研究的应用、挑战和前景


发布时间:

2021-10-17

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

  组学技术,即基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和表型组学,正在成为几乎每个商业谷类作物育种计划的组成部分。组学的不断进步也提高了谷类作物培育种的时间效率和成本效益。为了帮助读者更加清晰地了解组学技术及其用途,本文针对五种不同的谷类作物(大米、高粱、玉米、大麦和小麦)总结了五种不同的组学技术。 在每个组学部分中介绍了其各自技术的演变,并介绍了它们在改善经济相关的重要农艺性状以及生物和非生物胁迫相关性状方面的应用。

 

  (1) 分子/结构变异的鉴定、定位和测序方面的进展:

 

  在技术方面重点介绍了基因测序技术的发展;基因组变异的类型及其在遗传学和育种中的应用;全基因组连锁图谱和全基因组关联分析;在应用方面重点介绍了通过泛基因组研究物种水平的变异。

 

  (2) 高密度转录组学数据研究基因表达模式:

 

  这一部分里,作者介绍了自1970年至今转录组学技术的发展历程,并比较了第一代、第二代、第三代测序平台。在技术应用方面介绍了转录组学在研究植物非生物胁迫(干旱、弱光、低温、盐胁迫等)耐受性上的应用,以及在作物改良上的应用和挑战。

 

  (3) 全局和靶向蛋白质组学分析以研究蛋白质结构和相互作用:

 

  在技术方面介绍了基于凝胶方法和非凝胶方法、基于亲和反应化学的蛋白质组学、基于质谱法等蛋白质组学分析技术;肽组学、磷酸化蛋白质组学和氧化还原蛋白质组学技术概念;蛋白质组学中的生物信息学技术。

 

  (4) 代谢组学分析以量化器官水平、小密度代谢物及其组成:

 

  代谢组学作为一类较新的组学技术,作者重点介绍了代谢通道、数据分析和处理技术、以及代谢组学在作物改良中的应用。

 

  (5)高分辨率、高通量、基于图像的表型组学方法:

 

  作者重点列举了12种表型平台及应用、各类成像传感器及应用场景。

 

  图1 RNA测序平台的比较

 

  图2 各种蛋白质组学方法

 

  图3 近10年来各种蛋白质组学技术在大田作物对非生物和生物胁迫响应研究中的应用

 

  图4 各类表型平台及应用

 

  来源: Kaur B, Sandhu K S, Kamal R, et al. Omics for the Improvement of Abiotic, Biotic, and Agronomic Traits in Major Cereal Crops: Applications, Challenges, and Prospects[J]. Plants, 2021, 10(10): 1989.

 

  编辑:婷婷

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