2022年10月7日,主导者华大基因研究团队,联合了中科院植物分子科学卓越创新中心于国际性学术期刊《自然·通讯》共同发表了合作发表了一篇题为“GWAS, MWAS and mGWAS provide insights into precision agriculture based on genotype-dependent microbial effects in foxtail millet”的研究论文。
不断尝试,成功进步。
谷子,也就是粟米、小米。除了大家熟知的营养价值高、深受北方人喜爱外,谷子也是一种源自我国的最古老的农作物,被誉为中华民族的哺育作物。
本研究通过GWAS和MWAS分析量化了谷子基因型与根表微生物组成对谷子生长和产量表型变化的影响,基因型与根表微生物的组合能够更好地解释谷子农艺表型的变化,揭示谷子基因型与微生物组共同影响谷子的生长和产量性状。
调节谷子根表微生物的基因型以及候选基因位点
打破常规,从无到有。
本研究将谷子根表的可遗传微生物,揭示植物与其微生物群之间存在相似的共进化关系。将谷子根表的微生物群当作表型,通过mGWAS关联分析,得出来了相关的结论。
GWAS、MWAS和mGWAS的方法揭示谷子基因型、根表微生物以及谷子农艺表型之间的互作网络
研究揭示,宿主免疫相关的基因FLS2和转录因子bHLH35与不同的微生物类群的组成变化显著相关,可能广泛地参与调节根表微生物群落结构的形成。尽管如此,植物依然会通过不同的基因与特定的微生物类群进行互作。
本研究验证实微生物介导的促生和抑制生长的效应受到宿主基因型的影响。就是相同的促生菌株,在接种到不同基因型的谷子根际,相应的促进生长的效果也会出现明显的差异性。
华大的小米情结由来已久,从《老汪的小米餐桌》一书可以窥见一斑,而将其作为模式植物进行研究,则是从2009年开始的。此外,基于全基因组育种技术,已育成多个抗除草剂品种和不育系。
本研究探究了植物与微生物组之间的互作机理,有助于深入理解根系微生物群落构建的生态过程,通过调节植物基因型相关的微生物组成,可定向改善植物对环境的适应性和生产力。在未来的农业系统中可通过精准的微生物组管理设计高产的栽培品种。
本次研究项目的主要负责人王亚玉表示:“接下来,我们将进一步孵化完善精准种植模式,把DNA层面的精准育种和微生物生态肥料、水肥一体化、全程田间管理、精准播种等现代种植技术相结合,建设标准化种植的示范区,促使作物生产最大化。”
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