7月7日，山西农业大学校杂粮分子育种团队在国际植物学领域顶级期刊Molecular Plant（1区Top期刊，SCI影响因子21.949）发表了题为“Multi-omics analyses of 398 foxtail millet accessions reveal genomic regions associated with domestication, metabolite traits and anti-inflammatory effects”的研究论文。该研究为小米中重要代谢物关键遗传基础的解析奠定了基础，为小米作为药食同源的食材和服务大健康产业提供理论支撑。山西农业大学 学院李旭凯副教授和高建华副教授、北京工商大学宋靖仪博士、美国密西根大学郭凯助理教授为论文的共同第一作者；山西农业大学农学院韩渊怀教授和食品科学与工程学院王晓闻教授、华中农业大学陈鹏副教授、中国农业科学院作物科学研究所刁现民研究员、北京工商大学吴华副教授为论文的共同通讯作者。
谷子是二倍体自花授粉作物，基因组较小，具有高质量的参考基因组，是极具发展潜力的C4禾谷类模式植物，由野生绿色狗尾草驯化而来，具有很高的营养和药用价值。研究表明食用小米可以减轻甚至治愈慢性消化系统疾病，至今，北方妇女生小孩坐月子仍偏爱吃小米粥恢复身体。但小米代谢产物含量和特征变化背后的关键遗传基础，以及代谢物与消炎养胃作用之间的关联尚不清楚。该研究以398份谷子自然群体为研究材料，通过全基因组重测序、转录组、代谢组、抗炎组多组学全面联合分析，揭示了谷子驯化选择中代谢物定向变化的遗传机制。
研究人员通过分析发现，八氢番茄红素合成酶基因(PSY1)受到驯化选择，该基因是类胡萝卜素生物合成途径上的第一个合成酶，也是关键限速酶。谷子驯化的显著特征之一是脱壳后籽粒为黄色（狗尾草是灰色）。米色则主要是由种皮、糊粉层和胚乳中类胡萝卜素和类黄酮的含量决定。对小米米色性状GWAS分析发现，最显著的信号也位于PSY1上。进一步使用CRISPR-Cas9技术对PSY1基因进行编辑，研究员创制了谷子中该基因突变体，突变株系中的类胡萝卜素含量显著降低，其小米中叶黄素和玉米黄质的含量分别减少25.5%和34.4%。研究人员还通过离体抗炎实验发现，小米群体代谢组与抗炎活性之间具有一定的关联性。其中83种代谢物具有抗炎作用，能显著抑制炎症因子的产生。研究揭示了小米抗炎效果是多组分的综合效果，参与小米抗炎代谢的组分除部分已知的，还有很多需要进一步分离和鉴定。
该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家自然科学基金联合基金和山西省重点研发计划的资助。
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