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使用全基因組關聯分析大豆中的菌根菌定殖基因

2020/01/24 @國際

摘要

美國伊利諾大學研究團隊日前針大豆運用全基因組關聯分析技術,確認大豆菌根定殖相關的基因組區域,並找出六個性狀基因座,日後可襄助育種研究,開發出對菌根菌更親和的大豆品種。

使用全基因組關聯分析大豆中的菌根菌定殖基因

  叢枝菌根菌(arbuscular mycorrhizal fungi,簡稱AMF)是指能與植物根系結合共生的真菌,可以幫助植物吸收土壤中的磷、氮、水分與微量營養素,提升植物的耐旱性與對病蟲害的抵抗能力,而植物則會提供一部分的糖進行交換。通常土壤中會存在天然的菌,大約有80%的陸生植物都與AMF有關,市面上也具有商業化的菌根據可供田間施用。

  在真菌孢子於土壤中發芽之前,根系定殖(root colonization)的過程就已經開始了。植物根系會散發出特殊的化學物質,觸發真菌孢子發芽並朝向植物根部生長。當真菌與植物接觸後,植物中就會發生一系列複雜的反應,進而停止了對入侵物防禦,允許真菌進入根部並產生微小的樹狀結構,也就是叢枝(arbuscules),這也是真菌和植物交換糖和營養素的地方。【延伸閱讀】研究牛瘤胃之微生物能幫助提升肉類與乳製品產量

  與大多數植物一樣,大豆也能與AMF進行配對與共生,但究竟是那些基因可控制AMF定殖於大豆中,仍需進行更多研究。伊利諾大學(University of Illinois)則使用全基因組關聯分析(genome-wide association analysis)來確定與大豆菌根定殖相關的基因組區域。研究人員在裝有菌根菌(Rhizophagus intraradices)孢子的盆中種植了350種不同基因型的大豆,六週後於顯微鏡下觀察植物根部以評估定殖狀況,並比較了這些大豆基因組的差異性,找出六個性狀基因座(quantitative trait loci,QTL),而這些基因座內包含了nodulin protein families和其他基因。

  透過研究能夠了解哪些基因與菌根菌定殖具有相關性,能幫助育種者開發出對菌根菌更具親和力的大豆品種,幫助大豆提升養分吸收、耐旱和抗病能力。

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