【砂梨:请读懂我复杂的基因组】梨是典型的自交不亲和物种,基因组杂合程度高,用传统杂交手段选育新品种的周期长、效率低。

2月18日,《自然—通讯》在线发表南京农业大学与美国康奈尔大学最新合作成果。该研究对312份砂梨品种资源进行全基因组关联分析,揭示了梨的驯化和改良过程,并鉴定出调控梨果石细胞形成的新基因。论文传送门:https://t.cn/A6tfuaeM

“新基因的发现证明,在一个杂合度较高的物种中,也可以通过全基因组关联分析的手段寻找关键基因,我们的方法是可行的。”论文共同通讯作者、南京农业大学教授吴俊在接受《中国科学报》采访时说,研究结果将为多年生果树分子育种技术开发和复杂性状的调控机制解析提供非常有价值的参考,帮助科学家读懂杂合程度高的作物基因组。

图1:PbrSTONE基因的瞬时过表达和沉默对梨幼果石细胞形成的影响 吴俊供图

【砂梨:丰富的遗传多样性】

我国西南地区被认为是梨的起源地。我国不仅拥有丰富的梨品种资源,也是世界第一大梨生产国,栽培面积和产量均占世界70%以上。

论文共同通讯作者、南京农业大学教授张绍铃在接受《中国科学报》采访时说,目前,我国生产上的主要栽培品种仍以传统地方品种为主,无法满足消费者对优质梨果的多样化需求。而梨作为多年生果树,不仅具有较长的童期,且表现典型的自交不亲和性,亟待发展分子育种技术实现重要性状的高效遗传改良。

为了在梨的基因组中找到育种需要的控制重要性状的遗传位点或基因,科学家一般会采用群体遗传研究的手段。

群体遗传分析研究的对象是自然群体,也就是某一物种的不同群体。通过对这些不同群体进行基因组测序,从全基因组范围内找到大量单核苷酸多态性标记,进而开展群体遗传进化、系统发育、种质资源鉴定等分析。

论文共同通讯作者、美国康奈尔大学教授费章君告诉《中国科学报》,多样性丰富的资源含有各种性状差异的品种,因此基因组上相关区域也表现出差异。性状差异以及遗传上的差异是研究植物驯化、改良以及全基因组关联分析的必要基础。

“群体遗传研究的自然群体越多、遗传多样性越大,其变异越多,品种之间性状的差异越大,找到的单核苷酸多态性标记越多,能够发现新的遗传位点和基因的概率也就越大。因此,做群体遗传研究要尽量以遗传多样性丰富的群体为对象。”论文共同第一作者张明月博士说。

全世界共有5个栽培梨品种,包括砂梨、白梨、秋子梨新疆梨和西洋梨。其中,砂梨是遗传多样性较为丰富的群体。

图2:砂梨 吴俊供图

张绍铃介绍,砂梨起源于我国西南地区,目前是中国和东亚等国最重要的主栽品种。根据最新的《中国梨树志》,北方地区普遍栽培的白梨亦是由砂梨演化而来,已归入砂梨品种。所以砂梨是目前种植面积最大的梨栽培种。

同时,砂梨种质资源丰富,保留了比较完整的驯化和人工选择痕迹,不仅有野生资源,还有地方资源和新选育品种,具有非常丰富的遗传多样性。这就是他们选择砂梨作为研究对象的主要原因。

【梨的进化:现代人更关心品质】

该研究对312份砂梨品种自然群体进行全基因组遗传变异解析,共获得2.15T重测序数据,鉴定出340多万个单核苷酸多态性。

图3:312个砂梨种质的亲缘关系和种群结构 吴俊供图

吴俊告诉《中国科学报》说,通过对地方梨品种和人工选育品种的群体分析发现,梨果实的石细胞、糖、酸等性状在驯化和改良过程中均受到了持续的选择,而果实大小等性状只在驯化过程中受到选择。

费章君解释道,梨的育种可分为驯化和改良两个阶段,其中,驯化是指从野生种到地方品种的过程,而改良是指从地方品种到现代栽培种的过程。

在驯化阶段,果实明显变大,因此果实大小受到选择,从而影响基因组内跟果实大小相关的区域或基因;在改良阶段,果实大小没有什么变化。而其它的性状,如石细胞、糖、酸等在这两个阶段都发生了明显变化。

“这也说明在梨的改良阶段,人们对果实大小已经不是很关心,而主要是进一步提高果实的品质。”费章君说。

【如何在高杂合度水果中寻找关键基因】

张明月介绍,研究团队进一步对梨果实单果重、色泽、石细胞等8个品质性状和果实发育天数等3个物候期性状开展全基因组关联分析,共获得42个关联区间,其中包括已知功能基因,并与部分性状的已知数量性状位点的定位相吻合。

张绍铃说,这也是首次成功地对梨这种杂合度较高的水果进行全基因组关联分析。由于梨基因组杂合程度高,很多性状都是复杂性状,即由多基因控制的性状,而且这些基因往往分布在不同的染色体上,这就给寻找关键基因带来了难度。

例如,在梨基因组中,与糖相关的基因大约有100多个,涉及到糖的转化、合成、运输、储藏等,其中尚有很多不清楚分子机制。

“做全基因组关联分析的主要目的是找出梨基因组中与这些重要果实性状紧密关联的位点,从而进一步鉴定出调控这些性状的候选基因,为梨的分子育种以提高果实品质提供重要的信息,同时也可以帮助我们进一步理解重要的梨果实性状的分子调控机理。”费章君说。

吴俊认为,通过挖掘功能基因,为梨育种的目标性状改良提供重要的基因资源,也可以通过进一步筛选具有这些重要功能基因的亲本进行杂交育种,培育更加优良的品种。

【调控石细胞的新基因】

通常,科学家关注的果实品质性状包括颜色、甜度、酸度等,而石细胞是影响梨果实口感的一种特殊性状。

植物中都含有木质素,通常存在于枝条中。张绍铃介绍,梨的果实与别的水果不同,其细胞壁会慢慢积累木质素,当木质素沉淀过多,薄壁细胞就死亡了,它们聚合在一堆,让人吃起来感觉粗糙,像石粒一样,因而被称为石细胞。

当果实中的石细胞含量较高时,会产生沙粒感,果实肉质比较粗。但这种木质素的存在又能促进胃肠蠕动和消化吸收。科学家希望果实中含有一定量的石细胞——既能保持健康有益的品质,又能带来讨人喜欢的口感。

费章君认为,降低果肉中石细胞含量应该是现在梨育种中的一个主要目标。

因此,该团队重点研究了与石细胞有关的遗传位点。

论文共同第一作者薛程博士介绍,他们开展了基因功能验证,结合表型数据、转录组、系统进化关系等分析,锁定了一个新基因——PbrSTONE。

通过梨果实的瞬时转化体系和拟南芥的稳定转化体系,他们证实,该基因可以调控梨果实石细胞和主要组分木质素的形成,并明确了其与木质素合成通路中关键基因PbrC3H存在互作关系,从而协同调控石细胞组分木质素的合成机制。

张绍铃说,尽管过去人们在模式植物中研究过木质素相关基因,但新的基因提示,梨果实中存在特殊的基因和分子机制调控植物中木质素的合成。新基因的发现为创制新的优良种质,筛选优异亲本进行杂交育种,改良梨品质奠定了基础。

吴俊认为,发现这个新基因可以帮助我们进一步理解梨果实内石细胞生成的调控网络,同时为梨的现代分子育种提供直接信息,并且为以后运用新的生物技术改良梨的果实品质提供了直接的目标基因。https://t.cn/A6tIoHmA

#百炼新秀# #微博创享季#
容易反弹。
想要避免反弹,一半取决于减肥成功之后怎么做,另一半取决于是怎么减下来的。

有力量训练参与的脂肪减少相对最难反弹。
1、身体喜欢稳定
我们的身体是不愿意改变的,喜欢稳定,总是希望维持现有的身材和体重。这是人类进化中的一种自我保障机制。是今时今日所铸成的常态,也是逐步变来的,不完全是天生的,也并非一成不变的。
胖人如果单纯想通过少吃来减肥,不但见效差而且总觉得吃不饱,这是大脑想让你的身体维持稳定。反过来讲,不少瘦人吃不了多少就吃不下了,在吃多后,还会觉得恶心想吐同理。如果单纯通过有氧运动减肥,一开始可能还行,但慢慢的,身体琢磨过味儿来了。为了维持常态,会自动调整和体重相关的激素分泌,让你成为少吃也不会瘦,甚至少吃都会胖的体质。而很多实验数据也表明,胖人即使通过减少食物摄入,短期内瘦下来后,大脑也会一直处于半饥饿时的状态,让你有一种总觉得自己没吃饱,并且想要多吃的欲望。减缓基础代谢、增加饥饿感、降低饱腹感。所以很多节食的人最后都难免暴饮暴食、报复性饮食。
而力量训练则可以改善这一点,肌肉的增加虽不易,但却可以帮助身体认为要逐渐变为新常态。肌肉率提高,可以提高基础代谢,并改变身体的激素分泌,甚至可能在一定程度上改变与脂肪和肌肉增长相关的基因表达。
2、基础代谢
基础代谢是指维持生命的最低能量消耗,即使这一天什么都不做也需要消耗的热量。因为人得呼吸、心脏需要跳动、血液需要流动等等,这些统统都要耗能。
对大部分人,基础代谢占每天消耗热量的60%-80%,消化食物占10%左右,体力活动占10%-30%。基础代谢与身高、性别、年龄、体表面积、人种、肌肉含量等因素相关。这很好理解,肯定越年轻、越有活力、体表面积越大(散热快)的人,基代就越高。但是这些都不能短时间内改变,或者得不偿失的,总不能为了提高基础代谢(提高体表面积)吃成个大胖子吧?唯一能改变的就是肌肉率。肌肉率越高,基代就越高,因为身体维持肌肉也需要消耗热量。一句话概括:越壮的人相对越不容易发胖。
但其实以上只是常规影响因素。可能两个人各种可观察的条件完全一样,但基础代谢就是差别悬殊,那只能说基因的影响了。这一点就更没辙了。总之,进行力量训练可以帮助你在个人基础上达到最优。人只能和自己比,和别人比没法比。
只依靠有氧运动和控制饮食,会导致基础代谢和食物热效应降低,从而不利于持续瘦身。
美国国立卫生研究院的研究人员对真人秀节目《超级减肥王》第8季的14名选手进行了长期跟踪研究。结果发现,六年后13人的体重显著反弹,其中4人甚至比参加节目前还重,他们的代谢率都显著下降。
3、别太心急
脂肪本质就是用来储存能量的,动员起来必定缓慢,而且耐用。有的东西,得到的越快,失去的也就越快。所以,减脂不要太心急。人体是非常智能调节的,如果长期处在饥饿状态的话,还会引起小肠绒毛增生,吸收面积变大,从而提高营养的吸收率。成年以后,非物理创伤(比如抽脂),脂肪细胞数量均衡定。即瘦身也只能改变其大小,而不能改变其数量。
减脂塑形正确的打开方式应该是:力量训练+HIIT类训练+有氧训练+适度拉伸+科学饮食(少吃多餐、优质蛋白质、粗细搭配、丰富清淡蔬菜、餐餐七八分饱)+充足休息。
力量训练可能见效没那么快,但却可以有一个长期效果。增肌不易,而且基础代谢增长也有限,但是肌肉的合成本身也需要热量。每增加1磅肌肉,身体总共大约需要2500千卡热量。
此外,力量训练,以及HIIT(hiit本身包含一定的力量成分)时身体产生的乳酸及其他中间代谢产物,会在运动结束后继续耗氧直至完全代谢,这部分的消耗被称为运动后额外耗能(EPOC)。可以在运动结束以后的较长时间内(少到几个小时,多到几天,但明显这个过程是渐衰的)使我们的代谢率保持在一个较高的水平。就好比夏天开电风扇,关了以后它还会转一会儿,脱离了运动,身体在一段时间内还有一个惯性,还会消耗热量。
这里强调力量训练,并不意味着有氧不重要。我建议:如果要减脂,或多或少还是要做有氧的。
为什么有氧运动和控制饮食能消耗脂肪?因为脂肪存在的意义就是为了奔跑和应对饥荒。脂肪是一种能量的高效的储存方式,动用起来必定缓慢。脂肪和碳水化合物的供能比差距有多大?一分子甘油三酯和葡萄糖氧化分别产生 147 和 38 个 ATP。脂肪存在的意义就是为了长途奔袭野生动物或者逃跑,就是为了在没有食物的季节可以挨过去。
说到底,力量训练可以让身材更稳定,相对不容易反弹(注意,我可没说绝对)。而且力量训练可以改变身体形状比例;而有氧训练只能使身体整体缩小,不能改变其各部位比例(只能大苹果变小苹果,大梨变小梨)。

至于减肥成功之后,还是建议隔天拿出30min左右的时间运动,饮食上七八分饱,清淡一点,注意优质蛋白质、粗细搭配。慢慢你会发现,这样也挺好吃的。反而太油太腻太甜的食物吃了会不舒服。 https://t.cn/A6AvOkV5

#大梨模特# 大件事!
诗卉XGyeonlee|富士iwata人像光影摄影课堂
广州今天终于又又入冬了!
诗卉妹妹今日好甜好暖哇[awsl]
谢谢古老师@Gyeonlee 推荐!
感谢印象富士广州体验中心和闪客营地
化妆团队JA_Makeup 以及在座各位~希望你们喜欢我们诗卉[awsl]不喜欢大梨再努力下[awsl]

#广州约拍[超话]#


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