2024-03-13
01、背景
随着环境保护意识的日益增强和生态文明建设的深入推进，林木作为生态系统中不可或缺的一部分，其重要性愈发凸显。特别是在全球气候变暖的大背景下，林木在固碳减排、维护生态平衡、保障木材供应等方面发挥着举足轻重的作用。为了更好地了解林木生长的奥秘，提高林木育种的效率和品质，林木多组学研究应运而生，成为了绿色革命的重要引擎。
02、多组学在林木普查中的应用方向 基因组、转录组、代谢组等多组学技术综合应用，能够帮助科研人员深化林木普查、挖掘关键基因信息及优良性状。多组学在林木普查中主要有以下应用方向： (1)基因组Denovo：将大量的测序数据转化为可用于进一步分析的基因组序列，为生物信息学研究和应用提供了重要的基础； (2)系统发育及演化历史：通过群体进化研究了解系统发育和演化历史，可以更好地利用生物资源。同时通过遗传学和形态学对物种进行鉴定，有助于新物种鉴定、保护生物多样性和生态平衡； (3)优良性状基因挖掘：通过多组学手段挖掘优良性状基因，可以加速育种进程，提高育种效率，培育出更加优良、适应性强、产量高的新品种。 林木多组学研究思路图 03、林木相关国自然资助情况 2020年~2023年项目名称含有“林木”关键词国自然项目数共153个，经费总额7683万。小派为大家整理了部分往年中标项目（表1）。相较于2023年，2024年的国自然重点项目立项领域在植物类有所调整，纳入“植物重要活性成分的代谢及其调控（C02）”。近年来，国家对林木多组学研究的重视和支持力度不断加大，并积极推动产学研合作，鼓励科研机构与企业共同开展林木多组学研究，加快研究成果的转化和应用。通过对林木多组学的深入研究，更多具有优良性状和抗逆性的林木品种被挖掘，为我国的生态建设提供丰富的种质资源。同时，这些研究成果还可以为林木的精准育种和高效栽培提供科学依据，推动林业产业的可持续发展。 表1：林木种质资源相关国自然部分中标项目 项目名称 项目类型 年份 不同菌根类型木本植物全球分布格局及与多样性关系研究 青年科学基金项目 2023 基于核基因数据探讨旧世界热带木本竹类系统发育及演化历史 青年科学基金项目 2023 中国金丝桃属（金丝桃科）的分类学研究 面上项目 2023 基于核基因数据探讨旧世界热带木本竹类系统发育及演化历史 青年科学基金项目 2023 CmAGL1响应茉莉酸信号调控板栗花性别分化的机制研究 青年科学基金项目 2023 RhBBX28响应低温调控月季花瓣花青素生物合成的分子机理 青年科学基金项目 2023 木本油料树种山桐子的性别决定系统和进化历史研究 面上项目 2022 重要木本经济植物胡桃的起源驯化和扩散历史 面上项目 2021 苹果树腐烂病菌β-葡萄糖苷酶VmGlu1的致病功能解析 面上项目 2020 最近5000年中国西北干旱区果树利用及环境适应的木材记录研究 青年科学基金项目 2020 葡萄黑痘病菌关键效应蛋白调控葡萄免疫反应的分子机制 面上项目 2020 杨树氮利用效率基因发掘及新品种培育 面上项目 2020 04、派森诺—多组学在林木中研究中成功案例 案例一：单瓣茉莉De novo测序+多组学为其耐热性和芳香族化合物合成提供新见解 研究背景 随着全球变暖的进展，热胁迫正在成为对环境和植物种群的威胁。单瓣茉莉是一种常绿植物，在炎热的夏季温度38°C以上也可开花。因此，阐明茉莉花耐高温胁迫的分子机制十分重要，这将有助于理解茉莉花对高温条件的适应性。茉莉花品种的特点是不同的花表型，从单瓣花到多瓣花。这些差异不仅对花的形态有显著影响，而且还影响花香，因为花瓣有助于产生香气成分。获得单瓣茉莉的基因组资源，对于了解花香味生物合成基因与开花期间的香味释放二者的联系至关重要。 分析路线及结果图展示 基因组组装与注释、比较基因组分析、转录组、代谢组、萜类合酶基因家族鉴定等。 分析路线及结果图展示 研究结论 本研究通过De novo测序分析获得了单瓣茉莉的基因组草图，新组装的基因组将为进一步研究抗非生物胁迫、芳香化合物的生物合成和基因组进化提供坚实的基础。此外，该基因组将有助于更全面地了解热胁迫耐受性、花的发育及其气味形成的分子机制。 案例二：多组学助力探究茶叶中参与儿茶素O-甲基化合成的两种O-甲基转移酶 研究背景 茶叶中的儿茶素的主要成分表没食子儿茶素酸酯 (EGCG),具有重要的生物活性，包括潜在的抗癌和抗炎作用。O-甲基化儿茶素是一类在少数茶叶品种中以低水平存在的衍生物，具有较高的生物利用度。本研究鉴定了参与茶叶中O-甲基化儿茶素生物合成的两种O-甲基转移酶（OMT）。这两种酶分别催化EGCG的3″-位置和4″-位置进行O-甲基化，生成EGCG3″Me和EGCG4″Me。研究人员通过BSR-Seq分析，进一步研究了CsFAOMT1和CsFAOMT2在不同茶叶组织和种质中的表达水平与相应O-甲基化儿茶素含量之间的关系，进一步揭示了结构特征和催化机制。 多组学研究方法 BSR性状定位、转录组分析、代谢组分析酶动力学和晶体结构分析。 分析路线及结果图展示 研究结论 本研究成功鉴定和表征了茶叶中参与O-甲基化儿茶素生物合成的两种O-甲基转移酶，CsFAOMT1和CsFAOMT2。CsFAOMT1主要在EGCG的3″-位置催化O-甲基化反应，而CsFAOMT2主要在EGCG的4″-位置催化O-甲基化反应。研究还确定了CsFAOMT1和CsFAOMT2的关键残基和催化位点，揭示了催化机制和结构特征。这些研究结果对于培育富含O-甲基化儿茶素的茶叶品种和开发新的茶叶产品具有重要的指导意义。通过了解O-甲基转移酶的功能和调控机制，可以更好地理解茶叶中O-甲基化儿茶素的生物合成途径，并为茶叶的品质改良和功能性开发提供科学依据。 喜迎开学季，联合分析免费送 派森诺开学季多组学优惠活动盛大开启！在这个充满朝气和希望的季节里，小派为各位老师带来了前所未有的多组学优惠。微生物组、代谢组、表观遗传和基因组，我们都将提供专业且实惠的服务，助力你在学术道路上更上一层楼。快来抓住这个机会，与派森诺一同开启你的科研之旅吧！
