Hortic Res | 武漢大學(xué)李家儒：盾葉薯蕷高質(zhì)量基因組解析與薯蕷皂苷生物合成進(jìn)化
The genome of Dioscorea zingiberensis sheds light on the biosynthesis, origin and evolution of the medicinally important diosgenin saponins
薯蕷皂素成為不可替代的合成甾體激素類藥物的理想原料已近90年。盾葉薯蕷被認(rèn)為是世界上最理想、最重要的甾體激素藥源植物之一。
該研究采用三代Oxford Nanopore、Hi-C、10X Genomics技術(shù)進(jìn)行盾葉薯蕷全基因組測序，組裝得到一個染色體水平的參考基因組。大小為629 Mb，contig N50為1.16 Mb。盾葉薯蕷基因組中存在大量擴(kuò)張的基因家族，其中，參與薯蕷皂苷生物合成的基因家族如CYP450、UGT以及OSC等基因家族成員數(shù)量顯著擴(kuò)增，這可能是盾葉薯蕷能夠大量合成薯蕷皂苷的主要原因之一。盾葉薯蕷基因組中全基因組加倍事件以及基因的串聯(lián)重復(fù)產(chǎn)生了大量的基因家族成員擴(kuò)增，這為盾葉薯蕷中薯蕷皂苷生物合成途徑提供了關(guān)鍵的進(jìn)化資源。
通過盾葉薯蕷中薯蕷皂素時空變化、免疫組織化學(xué)定位及轉(zhuǎn)錄組分析，發(fā)現(xiàn)薯蕷皂素首先在葉片合成，轉(zhuǎn)化為薯蕷皂苷，然后運(yùn)輸?shù)降叵赂o中儲存。對13 種薯蕷屬植物的轉(zhuǎn)錄組和代謝物進(jìn)行比較分析表明，薯蕷皂苷生物合成通路基因的特定表達(dá)模式促進(jìn)了薯蕷屬植物薯蕷皂苷生物合成途徑的差異性進(jìn)化。
點評：研究目的很清晰
The Crop Journal | 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)肖德琴：一種新的水稻穗多發(fā)育期自動識別算法
An algorithm for automatic identification of multiple developmental stages of rice spikes based on improved Faster R-CNN
水稻自抽穗起直到收獲，不同發(fā)育期的稻穗呈現(xiàn)出不同的形態(tài)特征，當(dāng)觀測區(qū)域中有10%的水稻穗形態(tài)特征發(fā)生變化時，水稻進(jìn)入相應(yīng)發(fā)育期。利用水稻圖像序列，探索表征稻穗形態(tài)的圖像特征及其演化規(guī)律來識別稻穗關(guān)鍵發(fā)育期。具體來說，依據(jù)不同發(fā)育期稻穗在大小、成熟度、色彩等方面的差異，采用目標(biāo)檢測算法來實現(xiàn)稻穗的自動計數(shù)，只要識別到足夠數(shù)量的稻穗便可確定對應(yīng)發(fā)育期的達(dá)到日期。然而，已有的自動計數(shù)方法都僅限于檢測某一關(guān)鍵發(fā)育期的稻穗，尚未見稻穗多發(fā)育期識別的研究報道。
該研究首次提出基于深度學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測模型的不同發(fā)育期稻穗圖像特征自動提取算法，實現(xiàn)稻穗多發(fā)育期自動識別。針對稻穗目標(biāo)小而密、在抽穗期、乳熟期和成熟期3個不同發(fā)育期尺度差異大等問題，團(tuán)隊對Faster R-CNN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了有針對性地改進(jìn)?；诟倪M(jìn)Faster R-CNN的稻穗檢測模型，先檢測出每天采集的圖像中3個不同發(fā)育期的各類稻穗數(shù)，再計算各類圖像穗密度。在不同發(fā)育期下，繪制不同成熟度稻穗的圖像穗密度日變化擬合曲線。經(jīng)試驗分析得出：若當(dāng)天圖像中某類穗密度較前一天增加了2倍以上，即當(dāng)天該類圖像穗密度擬合曲線具有首次快速上升趨勢，那么確定當(dāng)天日期為對應(yīng)稻穗類別的發(fā)育始期。
點評：圖像識別可以了解下了。
The Crop Journal | 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物航天育種工程技術(shù)研究中心定位到正向調(diào)控水稻粒長QTL
Fine mapping and candidate gene analysis of qGL10 affecting rice grain length
研究者以粳稻02428為受體親本，長粒型秈稻ZYX為供體親本，通過多代回交自交，構(gòu)建了長粒型近等基因系LB3。利用02428和LB3構(gòu)建F1群體和F2遺傳分離群體，通過 BSA-seq初步定位到一個主效QTL qGL10；開發(fā)InDel標(biāo)記，精細(xì)定位至第10染色體上20.8~20.93 Mb（128.45 kb）的物理區(qū)間內(nèi)。該區(qū)間內(nèi)有17個候選基因，通過表達(dá)分析和單倍型分析最終確定了候選基因LOC_Os10g39130（OsMADS56）。在LB3中OsMADS56在多個幼穗發(fā)育時期表達(dá)量都顯著高于02428。利用RFGB數(shù)據(jù)庫進(jìn)一步分析表明，SNP9位點上攜帶A堿基基因型的水稻比攜帶G堿基基因型的水稻粒長、株高和抽穗期都顯著增加。因此，位于啟動子TGTCACACA基序的SNP9（G / A）可能是導(dǎo)致OsMADS56在02428和LB3幼穗中表達(dá)出現(xiàn)差異的原因。SNP9中攜帶A堿基基因型的材料（LB3基因型）大部分為粳稻（93.24%），攜帶G堿基基因型的材料（02428基因型）大部分為秈稻（67.33%），SNP9（A）在秈稻育種中還未被選擇利用，在提高秈稻的粒長方面具有一定的應(yīng)用潛力。
點評：新時代圖位克隆例子，不用生信基礎(chǔ)，用公共數(shù)據(jù)庫即可。
BMC Plant Biology | 南京農(nóng)大：重測序數(shù)據(jù)組裝注釋不同梅子葉綠體基因組揭示種質(zhì)群體遺傳結(jié)構(gòu)
The analysis of genetic structure and characteristics of the chloroplast genome in different Japanese apricot germplasm populations
葉綠體基因組編碼區(qū)片段的核苷酸替換率較低且速度較慢，因此常用于比較較高的類群(科和屬水平)。相比之下，非編碼區(qū)替代率高，進(jìn)化速度快，適合比較較低的類群(種間或亞種)分類。
利用146個梅子群體研究的重測序數(shù)據(jù)組裝注釋葉綠體基因組cp。通過對100份野生群體、21份馴化群體、25份繁殖群體數(shù)據(jù)組裝出來葉綠體基因組，對其進(jìn)行基因組特征描述，發(fā)現(xiàn)和李屬其實物種相似。通過比較基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)野生群體的遺傳多樣性最高，同時還找到最高群體的地理分布。同時利用146個cp基因組序列的SNP分子標(biāo)記，探討不同地理分布梅子資源間的遺傳關(guān)系和遺傳多樣性，為梅子的起源和進(jìn)化提供一定的參考。
點評：數(shù)據(jù)再利用案例。是不是所有物種重測序數(shù)據(jù)可以來一波？
Nature Commun | 華中農(nóng)大嚴(yán)建兵：揭示玉米單向雜交不親和的奧秘
Three types of genes underlying the Gametophyte factor1 locus cause unilateral cross incompatibility in maize
玉米的異交率非常高。然而，在玉米中仍然存在著一種特殊單向雜交不親和現(xiàn)象 (Unilateral cross incompatibility, UCI)，其中，以位于玉米4號染色體短臂上的Ga1位點所控制的雜交不親和效應(yīng)最大。之前普遍認(rèn)為在Ga1位點存在決定花粉與雌穗親和性的雌、雄兩種因子，也即雙因子模型。但Ga1位點的定位區(qū)間大小始終保持在2Mb左右，無法進(jìn)一步精細(xì)定位
該研究發(fā)現(xiàn)在Ga1位點包含三類，共7個決定玉米單向雜交不親和表型的基因，提出了一個新的解釋UCI成因的三基因遺傳模型，該結(jié)果不僅對理解物種的生殖隔離這一重大基礎(chǔ)科學(xué)問題有理論意義，也對作物的遺傳改良尤其是雜交制種有應(yīng)用價值。
Ga1位點的三因子遺傳模型。研究人員借助中國古代神話故事《封神榜》中的人物關(guān)系，形象地展示了三類基因之間地關(guān)系。哪吒代表ZmGa1Ps-m，擁有最強(qiáng)的武力值，可以破除一切障礙。ZmPME3的角色則是哼哈二將，阻止花粉管的前進(jìn)。雷震子代表ZmPRP3, 武力值不如哪吒，并非最高級的戰(zhàn)神，但在ZmPME3表達(dá)量較低時 (比如哼哈二將只來了一個），也能夠幫助花粉管突破障礙。
點評：研究人員要懂藝術(shù)，要懂人文歷史。
JEB | 華中農(nóng)大文靜：揭示油菜紅色系花色形成的分子機(jī)理
Genetic and Multi-omics Analysis Reveal BnaA07.PAP2In-184-317 as the Key Gene Conferring Anthocyanin-based Color in Brassica napus Flowers
國內(nèi)各育種單位陸續(xù)選育出粉紅、玫紅、杏紅、深紅等花色的新品種，但這些紅色系花色的形成機(jī)制并不清楚。之前該團(tuán)隊成功解析了甘藍(lán)型油菜白花（New Phytologist, 206:1513-1526）和橙花（The Plant Journal, 104:932-949）花色形成的分子機(jī)理。
該研究以浙江農(nóng)科院選育的杏紅花品系為材料創(chuàng)制了粉紅花材料，明晰了各種甘藍(lán)型油菜花色，包括白、黃、杏紅、粉紅之間的顯隱性關(guān)系。不同花色花瓣代謝組分析表明，杏紅花色是由黃色的葉黃素和紅色的花青素積累形成，而粉紅花色由無色的胡蘿卜素和紅色花青素積累形成?；ㄇ嗨刂惺杠嚲账?3-O-葡萄糖苷的含量是導(dǎo)致花瓣中紅色素積累的關(guān)鍵。轉(zhuǎn)錄組分析表明，與黃或白花相比，杏紅和粉紅花中花青素合成路徑的結(jié)構(gòu)基因和3個關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子基因BnaMYBL2, BnaA07.PAP2和 BnaTT8均急劇上調(diào)表達(dá)?；贐SA-seq和RNA-seq結(jié)果，圖位克隆了紅色系花色形成的關(guān)鍵基因BnaA07.PAP2。BnaA07.PAP2在黃或白花中幾乎不表達(dá)，而在杏紅或粉紅花中高表達(dá)。轉(zhuǎn)基因結(jié)果表明，BnaA07.PAP2啟動子區(qū)域的兩個片段插入是導(dǎo)致該基因表達(dá)被激活的原因，BnaA07.PAP2的表達(dá)又激活了整個花青素路徑基因的表達(dá)，促進(jìn)紅色花青素在花瓣中的積累，最終導(dǎo)致甘藍(lán)型油菜紅色系花色的形成。此外，通過對不同花色的甘藍(lán)型油菜進(jìn)行雜交和選育，該團(tuán)隊創(chuàng)制了不同深淺程度的紅色系花色材料。
點評：多組學(xué)關(guān)聯(lián)。
Hortic Res | 法國INRAE：葡萄育種的新工具——跨群體基因組預(yù)測
Across-population genomic prediction in grapevine opens up promising prospects for breeding
目前利用模擬數(shù)據(jù)和真實數(shù)據(jù)預(yù)測基因型值，探討影響模型準(zhǔn)確率的研究都是基于單個群體進(jìn)行的，但基于單群體的模型在跨群體應(yīng)用時會因為親緣關(guān)系的差別導(dǎo)致預(yù)測準(zhǔn)確率不高，另外真實育種中也不會僅在一個群體內(nèi)部進(jìn)行選育。
該研究利用多個群體探究GS的跨群體準(zhǔn)確率以及影響GS準(zhǔn)確率的關(guān)鍵參數(shù)。利用歐亞葡萄的一個自然群體和半雙列雜交產(chǎn)生的十個雙親群體對15個表型性狀（包括產(chǎn)量、漿果成分、酚類和植株活力等）開展了GS研究。首先，分別利用多位點微效模型ridge regression和少位點大效應(yīng)模型LASSO進(jìn)行模型構(gòu)建；其次，由觀測到的平均基因型值（observed mean genotypic value）和預(yù)測到的基因型值相關(guān)性判斷預(yù)測的準(zhǔn)確率；最后，利用單一群體（S1a）、三個半同胞群體（S1b）和自然群體（S2）進(jìn)行GS模型準(zhǔn)確率評估。結(jié)果表明，對于群體預(yù)測準(zhǔn)確率，S1a、S1b和S2的預(yù)測準(zhǔn)確率分別為0.54、0.63和0.36；對于性狀預(yù)測準(zhǔn)確率，S1a和S1b的大部分表型預(yù)測準(zhǔn)確率接近于1，S2大部分表型預(yù)測準(zhǔn)確率為0.75。雜交組合及性狀組合（10 x 15=150）的平均預(yù)測準(zhǔn)確率為0.45。
點評：有點懵，不知在模型上有何創(chuàng)新。
PBJ | 浙大張亮生&云南省農(nóng)科院王繼華：解析知名切花洋桔?；蚪M
The genome of Eustoma grandiflorum reveals the whole-genome triplication event contributing to ornamental traits in cultivated lisianthus
該工作利用PacBio HiFi和HiC測序技術(shù)組裝注釋了大小為1.71Gb的高質(zhì)量栽培洋桔梗參考基因組（2n=6x=72），揭示了洋桔梗在進(jìn)化過程中發(fā)生的全基因組三倍化事件可能促進(jìn)了洋桔梗花色與花形態(tài)的形成，構(gòu)建了花色調(diào)控模型與花發(fā)育模型，并鑒定了相關(guān)的關(guān)鍵候選基因，為未來洋桔梗分子設(shè)計育種奠定了理論基礎(chǔ)。
點評：亮哥在園藝作物花色花香上的研究厲害。
Hor Research| 福建農(nóng)林大學(xué)劉仁義&張興坦：泛轉(zhuǎn)錄組+GWAS/eQTL解析茶樹次級代謝物調(diào)控網(wǎng)絡(luò)
Pan-transcriptome assembly combined with multiple association analysis provides new insights into the regulatory network of specialized metabolites in the tea plant Camellia sinensis
本研究利用公共數(shù)據(jù)136份茶樹RNA-seq數(shù)據(jù)和對應(yīng)的代謝組數(shù)據(jù)（相同樣本），首先組裝了茶樹宏轉(zhuǎn)錄組，其次鑒定了大葉茶（CSA）純系和小葉茶（CSS）純系之間的遺傳差異，并探究了代謝與遺傳之間的關(guān)系，最后揭示了次級代謝物調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及其關(guān)鍵基因。
點評：公共數(shù)據(jù)再利用之典范！尤其是轉(zhuǎn)錄組層面的挖掘：泛轉(zhuǎn)錄組、ePAVs、eQTL，我輩楷模。
Nat Com | 中國農(nóng)大李自超：水稻DROT1基因啟動子上的SNP讓旱稻能抗旱
Natural variation of DROT1 confers drought adaptation in upland rice
水、旱稻基因組存在明顯的分化，尤其在粳稻亞群。然而，目前對水、旱稻分化的遺傳基礎(chǔ)仍然缺乏理解，利用旱稻發(fā)掘的抗旱基因很少，這極大地限制了稻作抗旱分子育種的進(jìn)程。
對 271 份水、旱稻種質(zhì)資源進(jìn)行大田干旱環(huán)境下的苗期表型鑒定，利用 GWAS 定位抗旱遺傳位點，并結(jié)合旱稻導(dǎo)入系抗旱表型，以及水旱稻轉(zhuǎn)錄組分析，確定一個抗旱候選基因，命名為 DROT1 。通過轉(zhuǎn)基因功能驗證，發(fā)現(xiàn)敲除 DROT1 能夠顯著降低水稻植株抗旱性，而超表達(dá) DROT1 可以顯著增強(qiáng)水稻抗旱性。在大田中度干旱脅迫條件下，超表達(dá) DROT1 的植株生物量顯著增加，而敲除植株的生物量和產(chǎn)量均顯著降低。這意味著 DROT1 的抗旱性能夠在大田干旱環(huán)境下得以體現(xiàn)。
通過 GUS 染色和激光微切割分離組織表達(dá)鑒定，證明 DROT1 主要在維管組織中表達(dá)。亞細(xì)胞定位顯示 DROT1 蛋白主要定位于細(xì)胞壁。對轉(zhuǎn)基因材料葉片組織中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素進(jìn)行化學(xué)方法測定，同時對轉(zhuǎn)基因材料葉片進(jìn)行切片，并利用中遠(yuǎn)紅外光譜顯微成像原位標(biāo)定三素含量。兩種方法均發(fā)現(xiàn)只有在干旱環(huán)境下，纖維素的含量在 DROT1 超表達(dá)材料中顯著增加，而在敲除材料中顯著降低。利用 X 射線小角衍射對轉(zhuǎn)基因材料的纖維素結(jié)晶度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在干旱環(huán)境下， DROT1 超表達(dá)可以提高纖維素結(jié)晶度，敲除 DROT1 可以降低纖維素結(jié)晶度。
研究表明 DROT1 的表達(dá)受到干旱誘導(dǎo)，啟動子具有三個 GCC box ，是 ERF 家族轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點。進(jìn)一步通過瞬時轉(zhuǎn)錄激活實驗、Y1H、EMSA、ChIP-PCR等實驗證明 ERF3 可以直接抑制 DROT1 表達(dá)，而 ERF71 可以直接激活 DROT1 表達(dá)。通過遺傳互作實驗也表明它們屬于同一個遺傳調(diào)控通路。
對 DROT1 單倍型分析發(fā)現(xiàn)，Hap3 是旱稻特異單倍型，其啟動子的一個關(guān)鍵 SNP 由 C 變?yōu)?T，顯著增強(qiáng)了 DROT1 在旱稻中的表達(dá)量，進(jìn)而提高旱稻抗旱性。該變異可能起源于東南亞地區(qū)的偏秈型野生稻，隨著栽培稻的分化傳入秈稻，然后在稻作適應(yīng)干旱的過程中，由秈稻滲入熱帶粳稻，并逐漸在熱帶粳稻中聚集。這與旱粳稻中絕大多數(shù)是熱帶粳稻相吻合，說明 DROT1 在旱稻形成過程中發(fā)揮了重要作用。
本研究利用稻種資源，通過 GWAS、水、旱稻 ILs 連鎖分析，并結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析克隆了一個抗旱基因 DROT1，該基因通過調(diào)控細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)來提高水稻抗旱性。利用稻種資源發(fā)掘的優(yōu)異自然變異將為旱稻分子育種提供重要的基因資源。
點評：超哥崛起！錢院士高度評價，專業(yè)評估價值108.01億元。
The Plant Journal | 西班牙國家生物技術(shù)中心：植物轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點分析新網(wǎng)站TDTHub
TDTHub, a web server tool for the analysis of transcription factor binding sites in plants
本研究介紹了TDTHub (TFBS-Discovery Tool Hub)，這是一個用于快速直觀地研究植物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的Web 服務(wù)器。TDTHub 在 40 種植物中使用預(yù)先計算的 TFBS，并允許選擇兩種映射算法，提供更高的通用性。除了主要的TFBS 富集工具外，TDTHub 還包括其他工具來幫助分析和可視化數(shù)據(jù)。為了證明 TDTHub 的有效性，研究者分析了花青素生物合成途徑的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。還分別分析了擬南芥和番茄中茉莉酸和傷口的轉(zhuǎn)錄級聯(lián)反應(yīng)。在這些研究中，TDTHub 幫助驗證了最相關(guān)的 TF 節(jié)點，并提出了在這些途徑中具有突出作用的新節(jié)點。
TDTHub 網(wǎng)址為http://acrab.cnb.csic.es/TDTHub/，作者后續(xù)將定期升級和擴(kuò)展新物種和基因注釋。
點評：類似工具挺多的。
Genome biology | 李恒：圖像泛基因組構(gòu)建工具M(jìn)inigraph
由李恒大神設(shè)計的圖形化泛基因組工具：minigraph。該工具在保留線性參考基因組的坐標(biāo)同時，使用基于圖形的數(shù)據(jù)模型和相關(guān)格式來表示多個基因組，可以有效的構(gòu)建圖形化泛基因組，表示當(dāng)前基因組中缺失的變異體。
目前Minigraph已經(jīng)應(yīng)用到人類泛基因組，羊牛的泛基因組和高粱的泛基因組。
點評：感謝大佬開發(fā)。
