研究人员利用组学技术加速山药研究进展

一个研究小组总结了山药基因组、质体、转录组、蛋白质组和代谢组的最新进展，重点介绍了富含营养和生物活性化合物的薯蓣属植物。这项研究对山药的遗传研究和分子育种具有重要价值，特别是在过去二十年里，山药的全球产量翻了一番，加强了非洲的粮食安全和生计

未来的应用包括增强全基因组测序、改进转录组数据、推进蛋白质组学，以及探索多组学技术以应对更广泛的科学挑战

山药（薯蓣属）是600多种重要园艺作物，是非洲国家的主食，也是亚洲、太平洋和拉丁美洲的重要收入来源。尽管山药很重要，但研究人员一直忽视了它们

由于整体种植面积的扩大，全球产量在二十年内翻了一番。遗传和分子育种研究正在加强，但山药组学研究有限

目前的问题包括薯蓣皂苷元提取过程中的环境污染和多样性分析的遗传标记不足。解决这些问题需要全面了解山药的遗传复杂性

2024年5月17日发表在《蔬菜研究》上的一项研究概述了薯蓣属基因组研究的现状，旨在促进该领域的更深入研究和进步

在这项研究中，研究人员回顾了基因组学在作物改良中的作用，强调虽然仅靠基因测序是不够的。了解基因组中所有基因的精确位置显著提高了分子标记技术的实用性。这一知识允许识别负责更高产量和抗病性等性状的特定候选基因

在水稻和玉米等模式物种中，基因组学一直是遗传进步的关键。对于山药，已经对五种物种的基因组进行了测序，其中四种达到了染色体水平，揭示了山药物种之间的显著遗传多样性

这篇综述重点介绍了2017年几内亚山药（D.rotundata）的第一个基因组，该基因组揭示了一个与性别决定相关的基因组区域，使分子标记能够用于性别鉴定。此外，研究人员还讨论了山药的驯化历史，例如几内亚山药从D.abysinica和D.praehensilis的杂交种进化而来，以及薯蓣谱系中的古代同素异形体化事件

薯蓣皂苷元生物合成途径的分析和叶绿体基因组序列在系统发育研究中的应用进一步说明了山药基因组学的进展。本文强调了整合基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学的重要性，以揭示复杂的遗传机制，加强山药分子育种和栽培

根据该研究的首席研究员刘金鼎的说法，“研究方面不仅限于山药本身的研究，而且随着测序技术的更新和组织学数据的积累，有可能克服其他研究中遇到的困难，例如山药特殊成分的提取。”

总之，山药已成为全球重要的主食，特别是在非洲，产量在过去二十年翻了一番。本文重点介绍了在组学技术的帮助下，山药基因组、质体、转录组、蛋白质组和代谢组学研究的进展

未来的研究应侧重于将全基因组测序扩展到其他薯蓣属物种，改进转录组数据，增强蛋白质组学，探索跨物种的生长和代谢机制。应用多组学技术将解决更广泛的科学问题，并促进山药的分子育种 More information: Yahui Chen et al, Omics technologies accelerating research progress in yams, Vegetable Research (2024). DOI: 10.48130/vegres-0024-0014