Nature Communications | 刘欢/王二涛团队研究揭示作物的基因型依赖性微生物效应！

全基因组关联研究（GWAS）被广泛用于剖析表型变异的遗传基础。相比之下，大多数关于植物的研究都集中在单个遗传位点如何对不同种群的性状变异做出贡献。在过去的十年中，在重要的农作物中发现了几个高质量的基因型-表型关联，包括玉米、水稻、高粱、棉花和大豆。然而，分离控制复杂产量性状的基因一直很困难，从而限制了通过基因工程获得的植物的产量和质量。

2022年10月7日，国际权威学术期刊Nature Communications发表了深圳华大基因刘欢和中科院上海植生所王二涛（Cell | 一箭双雕！重磅研究揭示植物磷信号网络调控菌根共生的分子机制！Nature | 突破！中科院植生所王二涛团队揭示豆科植物与根瘤菌共生固氮的关键模块！）团队的最新相关研究成果，题为GWAS, MWAS and mGWAS provide insights into precision agriculture based on genotype-dependent microbial effects in foxtail millet的研究论文。

遗传和环境因素共同决定了植物的生长和产量。在过去的20年里，人们对农作物进行了全基因组关联研究（GWAS），以破译有助于生长和产量的遗传位点，然而，植物基因型似乎不足以解释性状的变化。在这篇文章中，科研人员通过综合GWAS、全微生物组关联研究（MWAS）和微生物组全基因组关联研究（mGWAS）的方法，揭示了827个狐尾粟栽培品种的基因型、表型和根表微生物群变量之间的关联。科研人员确定了257个与六个关键农艺性状相关的根表微生物生物标记基因，并利用从田间分离的标记菌株验证了微生物介导的狐尾粟生长效应。根表微生物群的组成主要由与免疫、代谢物、激素信号和营养吸收相关的植物基因的变化所驱动。其中，宿主免疫基因FLS2和转录因子bHLH35与根表的微生物分类群广泛相关。科研人员进一步发现了一个植物基因型与微生物群的相互作用网络，它有助于表型的可塑性。微生物介导的对狐尾粟的生长影响取决于宿主基因型，这表明精确的微生物组管理可用于农业系统中高产栽培品种的设计。

图1: 狐尾粟农艺性状的GWAS

图2：遗传变异和根系相关微生物群对狐尾粟农艺性状的综合影响

图3：微生物标记基因促进狐尾粟在不同基质上的生长

图4：标记菌株诱导狐尾粟的不同基因

图5：与常见细菌分类群相关的宿主遗传变异

图6：标记菌株以基因型依赖的方式影响狐尾粟的表型

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