植物学报 ›› 2018, Vol. 53 ›› Issue (5): 578-580.doi: 10.11983/CBB18052

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利用多组学手段解析番茄育种过程中代谢物变化的机制

马爱民1,2, 漆小泉1,*()   

  1. 1中国科学院植物研究所, 植物分子生理学重点实验室, 北京 100093
    2中国科学院大学, 北京 100049
  • 收稿日期:2018-03-02 接受日期:2018-05-01 出版日期:2018-09-10 发布日期:2018-11-29
  • 通讯作者: 漆小泉 E-mail:xqi@ibcas.ac.cn
  • 作者简介:

    作者简介: 路安民(图中左), 植物系统分类学家。20世纪60-70年代编著《中国植物志》等, 后从事植物系统发育和进化研究。“七五”以来主持了4项中科院、国家自然科学基金委重大和重点项目。1991年获国务院颁发的有突出贡献科学家荣誉证书。1987年8月-1990年12月担任中科院植物所所长。

The Mechanism of Metabolite Changes in Tomato Breeding by a Multi-Omics Approach

Ma Aimin1,2, Qi Xiaoquan1,*()   

  1. 1Key Laboratory of Plant Molecular Physiology, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China
    2University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
  • Received:2018-03-02 Accepted:2018-05-01 Online:2018-09-10 Published:2018-11-29
  • Contact: Qi Xiaoquan E-mail:xqi@ibcas.ac.cn
  • About author:

    † These authors contributed equally to this paper

摘要:

番茄(Solanum lycopersicum)在育种过程中经历了驯化、改良、分化和渐渗等不同阶段, 在这一选择过程中番茄的果重和风味等均发生了显著改变, 但是目前对于番茄育种过程中代谢物的变化及其遗传基础却不是十分清楚。近期, 中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文研究组与华中农业大学罗杰研究组利用多组学(变异组、转录组及代谢组)手段系统解析了番茄育种过程中代谢物的变化。结果表明, 在番茄驯化过程中有46个甾醇糖基生物碱类物质(SGAs)含量逐渐降低, 并获得了7个与其中44个物质显著相关的遗传位点。因此, 在番茄育种过程中通过优异等位位点的组合可以显著降低SGAs的含量; 同时发现在番茄以果重为目标的选择过程中, 控制果重基因周围其它基因的“搭车效应”是引起许多代谢物变化的重要遗传因素, 及在育种过程中对某一性状的选择会对其它性状产生重要影响。该研究首次利用多组学手段系统解析了选择对作物代谢物的影响, 为番茄品质改良奠定了良好的理论基础。

关键词: 代谢物, 多组学, 番茄

Abstract:

Domestication, improvement, divergence and introgression are the major stages in the history of tomato breeding. During this period, both fruit weight and quality of tomato were significantly changed; however, the variation in metabolites and the genetic basis remain unknown. Recently, researchers revealed the metabolome changes in tomato breeding by using a multi-omics dataset. The content of 46 steroidal glycoalkaloids (SGAs) declined during tomato domestication, and 7 major loci were identified for 44 of 46 compounds. Pyramiding of these high-value loci significantly reduced the SGAs content. The linkage drag of fruit weight genes and nearby genes might result from altered metabolite profiles during the selection for larger fruits, and the selection for one trait might affect other traits. This work systematically analyzed the effects of selection on crop metabolites by a multi-omics approach, which lays the foundation for tomato quality improvement.

Key words: metabolites, multi-omics, tomato

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