PBJ|小麦籽粒的代谢组关联研究

近日，中国农科院国家小麦改良中心何中虎教授团队，华中农业大学小麦改良与创新团队陈伟教授团队合作在植物学知名期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表了题为《Metabolite-based genome-wide association study enables dissection of the flavonoid decoration pathway of wheat kernels》的研究论文。报道了利用代谢组学手段检测小麦籽粒中多种代谢物含量，并通过全基因组关联分析（GWAS）解析一个黄酮修饰代谢路径。

本研究首先采用广泛靶向代谢组学方法从小麦籽粒中成功检测到805种代谢物，并对其中387种代谢物进行了注释。在测定这些代谢物于182份小麦籽粒中相对含量的基础上，结合90K SNP芯片检测结果，对影响不同代谢物含量的位点进行代谢物全基因组关联分析（mGWAS）。对代谢物mr1058（tricin）在1A染色体定位结果的五个候选基因研究表明，TraesCS1A01G347100通过催化tricin的糖基化修饰反应，从而影响该代谢物的含量（图1）；类似地，TraesCS2B01G472400通过催化tricin 7-O-glucoside生成tricin 7-O-malonylglucoside，能够影响代谢物mr1093（tricin O-malonylhexoside）的相对含量（图2）。以上两个酶活反应的底物特异性也有所差别：TraesCS2B01G472400仅能使用特定位置糖基化的黄酮作为底物（图3），而TraesCS1A01G347100能够催化不同黄酮多个位点的糖基化反应（图4）。结合以上实验结果，本研究成功解析了一个黄酮修饰的代谢路径（图5）。

图1 代谢物mr1058定位结果及酶活验证

图2 代谢物mr1093定位结果及酶活验证

图3 TraesCS2B01G472400仅能使用flavonoid 7-O-glucoside为底物

图4 TraesCS1A01G347100能够催化多种黄酮的糖基化反应

图5 黄酮修饰代谢路径解析

华中农业大学陈杰博士为该论文第一作者，何中虎教授和陈伟教授为共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金、中国博士后基金和华中农业大学自主科技创新基金资助。