中國科學雜誌社 - Science Bulletin | 羅傑團隊基於多組學策略鑑定水稻營養代謝組關鍵遺傳位點－鑽石舞台

水稻是重要的糧食作物，為全球一半人口提供熱量需求。隨着經濟發展和生活水平的提高，人們對大米的需求逐漸從「吃飽」轉變為「吃好」，美味且營養的品種是後者的必要條件。以往的研究大多都集中在提高大米的食味和蒸煮品質上以滿足口感需求，但改善水稻綜合營養的研究相對較少。

近日，海南大學三亞南繁研究院與海南省崖州灣種子實驗室代謝生物學羅傑團隊在Science Bulletin雜誌發表了題為「The NET locus determines the food taste, cooking and nutrition quality of rice」的研究論文，鑑定了一個控制水稻多種營養代謝物積累以及食味品質的數量性狀位點，為水稻營養育種提供了新資源。

羅傑團隊綜合利用基於代謝物的全基因組關聯分析（mGWAS）、數量性狀位點分析（mQTL）、轉錄組測序和植物穩定轉化等多種手段在水稻6號染色體上定位並鑑定了一個調控維生素、氨基酸、脂類和多酚等重要營養物質積累的位點，並命名為NET (nutrition, eating, taste)。該位點中的Wx基因除了調控水稻食味品質以外，還參與調控穀粒中維生素B1和脂類的積累，而多酚和氨基酸等物質則由NET中其他基因調控。

圖1 NET的定位與鑑定

進一步通過構建系統進化樹、計算遺傳距離以及檢測混池樣品的代謝組，發現秈稻和粳稻的NET分別起源於兩個不同的野生稻亞群，Wild-1和Wild-2。起源於Wild-1的秈稻中各類營養代謝物含量保持在較高水平，但由於其高比例的直鏈澱粉和低含量的脂肪酸，秈稻亞群的口感相對較差。而起源於Wild-2的粳稻因其較低比例的直鏈澱粉和高含量的脂肪酸，所以口感相對較好，但各類營養代謝物的含量卻處在較低水平。這說明水稻育種過程中食味品質和營養品質沒有得到有效的平衡。因此，為滿足「吃好」的目標，有必要考慮到育種過程中營養物質含量的變化，達到兩全其美，而NET可能是實現這一目標的重要的遺傳位點之一。