Cell：广泛靶向代谢组技术揭示番茄代谢育种与驯化历史
继广泛靶向代谢组技术成果在NG、NC、PNAS发表后，2018年1月11日，《Cell》在线发表了题为“Rewiring of the fruit metabolome in tomato breeding”的研究论文。论文的通讯作者为迈维代谢首席科学家华中农业大学罗杰教授与中国农业科学院深圳农业基因组研究所、蔬菜花卉研究所黄三文研究员。这也是Cell杂志首次通过“代谢组+基因组+转录组”多组学研究番茄的育种。
番茄是世界第一大蔬菜作物，根据世界粮农组织统计，2014年全球番茄产值是962.8亿美元，在蔬菜和水果中居于首位。为了评估育种如何改变番茄代谢组，这篇文章从数百种番茄基因型中生成并分析了包含代谢组、基因组和转录组的数据集。综合结果表明了全球范围内培育的果实代谢物含量是如何改变。
为了了解红色番茄种群中代谢组的自然变化，选择442份材料进行代谢定性定量，分成PIM(31份s. pimpinellifolium)，CER(124份s. lycopersicum var. cerasiforme)和BIG(287份果实大的s. lycopersicum)组成。作者用广泛靶向的液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)的代谢分析方法来量化果实代谢物。在成熟果实的果皮组织中，共发现了980个不同的代谢物，包括362个已注释的代谢物。为了揭示果实代谢性状的遗传控制，文章在了442份材料中选取2,678,533个SNPs做mGWAS（代谢组的全基因组关联分析）分析。使用线性模块检测了与3465个基因相关的434,809个显著的SNPs。建立一个多组学的网络来整合上述数据，mGWAS和eQTL结果的重叠产生13361个三重关系(代谢-SNP–基因)，其中包括371个代谢物，970个SNPs，535个基因。最终发现与果实重量有关的基因。
A multi-omics view of tomato breeding
代谢组是基因组与表型的桥梁。代谢物的种类和数量在不同品种与组织中存在很大差异，利用这些差异进行遗传基础的解析将有助于我们深入了解代谢生物学过程。与广泛靶向代谢组结合的mGWAS和mQTL（代谢物数量性状座位）分析将大大提高农作物和其他物种中复杂农艺性状的遗传解析。mGWAS 分析也可以用于研究代谢性状、其他重要农艺性状与生物学性状，如产量、口感、生物量，因为这些性状与代谢物可能直接相关。而广泛靶向代谢组一次可检测千种代谢物，同时为检测低丰度难检测的代谢物提供了有力的手段。
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原文链接：Rewiring of the Fruit Metabolome in Tomato Breeding
