多组学整合网络:一把精准解码玉米功能基因组的钥匙

高通量组学技术的快速发展使生命科学进入大数据时代.科学家们从基因组、转录组、蛋白质组和代谢组等多组学数据中剥茧抽丝,逐步揭示生物体内复杂而巧妙的调控网络.近日,华中农业大学李林课题组联合杨芳课题组和严建兵课题组构建了玉米(Zea mays)首个多组学整合网络.该网络包括3万个玉米基因在三维基因组水平、转录水平、翻译水平和蛋白质互作水平的调控关系,由280万个网络连接组成,构成1412个调控模块.利用该整合网络,研究团队预测并证实了5个调控玉米分蘖、侧生器官发育和籽粒皱缩的新基因.进一步结合机器学习方法,他们预测出2651个影响玉米开花期的候选基因,鉴定到8条可能参与玉米开花期的调控通路,并利用基因编辑技术和EMS突变体证实了20个候选基因的生物学功能.此外,通过对整合调控网络的进化分析,他们发现玉米两套亚基因组在转录组、翻译组和蛋白互作组水平上存在渐进式的功能分化.这套集合多组学数据构建的整合网络图谱是玉米功能基因组学研究的重大进展,为玉米重要性状新基因克隆、分子调控通路解析和玉米基因组进化分析提供了新工具,是解锁玉米功能基因组学的一把新钥匙.