工作動態(tài)
土壤氮素短缺是限制作物生產的最主要因子,從全基因組水平上解析作物氮高效的遺傳及分子機制,培育氮高效作物新品種,提高作物的氮素利用效率,是解決我國及世界農業(yè)的面源污染,實現(xiàn)農業(yè)可持續(xù)發(fā)展和保護環(huán)境的關鍵。近日,高性能計算部、中科院遺傳所植物細胞與染色體工程國家重點實驗室與魯東大學合作,通過基因組測序與生物信息學手段,在解析小麥氮素高效利用的分子機制研究中取得重要進展,相關成果以“Comparative genomic and transcriptomic analyses uncover the molecular basis of high nitrogen use efficiency in the wheat cultivar Kenong 9204”為題于2022年7月22日在線發(fā)表在《Molecular Plant》(圖1)。高性能計算部在讀博士生韓鑫胤為論文的共同第一作者,牛北方研究員為論文的共同通訊作者??萍荚撇坷钶驾佳芯繂T、趙毅高級工程師、業(yè)務發(fā)展處趙蕓卿工程師分別為本研究的高通量基因組數(shù)據(jù)傳輸、高效利用超級計算機“元”計算資源方面提供了技術支持。
該研究圍繞氮高效小麥品種“科農9204”的大尺度基因組、轉錄組、表觀組及重要基因功能展開計算挖掘,高性能計算部研究團隊基于生物信息學與高性能計算技術,研發(fā)了大尺度基因組并行組裝與注釋的算法和軟件,組裝出了“科農 9204”的高質量基因組序列,并系統(tǒng)地注釋分析了“科農 9204”的氮吸收和代謝相關基因。通過與氮低效品種“京411”的對比研究,鑒定出了小麥響應缺氮的關鍵發(fā)育時期和相關的主要代謝途徑(圖2&圖3),為小麥氮高效的分子機制提供了新觀點,也為培育氮高效的小麥新品種提供了有價值的基因資源。
該研究得到了國家自然科學基金委創(chuàng)新研究團隊和重大研究計劃、中科院先導專項、中科院“十三五”信息化專項課題(XXH13506-408)的聯(lián)合資助。(撰稿:李瑞琳)
文章鏈接:https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.07.008?! ?/div>
圖1《Molecular Plant》在線論文

圖2 小麥響應缺氮的關鍵發(fā)育時期和相關的主要代謝途徑

圖3 科農9204氮高效的遺傳及分子調控模型
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