動(dòng)植物表型與基因型密切相關(guān)，全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)被廣泛用于分析表型變異的遺傳基礎(chǔ)，GWAS利用全基因組范圍內(nèi)群體中高密度的分子標(biāo)記，鑒定與復(fù)雜性狀表型變異相關(guān)聯(lián)的分子標(biāo)記，進(jìn)而挖掘與表型相關(guān)基因。然而表型性狀并不是僅由基因型決定的，也會(huì)受到宿主本身微生物環(huán)境的影響。微生物群落組成和豐度是能夠被宿主遺傳物質(zhì)所調(diào)控的，微生物群落和宿主基因型共同調(diào)控宿主的表型性狀。
將GWAS與微生物群落進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析即mGWAS(microbiome Genome-Wide Association Study)。mGWAS是以微生物群落的數(shù)據(jù)作為表型，與基因組SNP數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，幫助人們更好地理解宿主和微生物以及表型性狀之間的相互作用，以及遺傳因素對(duì)微生物群落的影響。微生物組全基因組關(guān)聯(lián)研究(mGWAS)已經(jīng)用于闡明宿主遺傳變異與人類(lèi)腸道的關(guān)系以及擬南芥與其微生物組的相互作用。
接下來(lái)和小編一起來(lái)看幾篇文獻(xiàn)，了解一下mGWAS的應(yīng)用吧！
研究通過(guò)由100個(gè)品系組成的F8 重組自交系（RIL）群體構(gòu)建了番茄高密度基因組圖譜，通過(guò)對(duì)RIL群體溫室盆栽實(shí)驗(yàn)，收集番茄根際土壤，開(kāi)展擴(kuò)增子、宏基因組、宏基因組binning以及宏基因組SNV檢測(cè)，將獲得的微生物ASV、contigs、高質(zhì)量MAGs以及SNV等分類(lèi)特征和功能特征作為數(shù)量性狀，映射到野生番茄和現(xiàn)代番茄品種雜交的重組自交系（RILs）種群高密度圖譜，明確番茄進(jìn)化過(guò)程中根際微生物的組裝機(jī)制。為“植物-微生物組育種”提供了理論依據(jù)。
以不同世代的1500多個(gè)個(gè)體為研究對(duì)象進(jìn)行多組學(xué)研究。16S rRNA測(cè)序發(fā)現(xiàn)微生物群組成和特定分類(lèi)群的豐度是可遺傳的。將全基因組重測(cè)序鑒定到3000多萬(wàn)個(gè)宿主基因組變異與微生物分類(lèi)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析（mGWAS），鑒定到影響豬ABO血型的一個(gè)基因缺失導(dǎo)致其腸道中丹毒絲菌科細(xì)菌的豐度差異。全長(zhǎng)基因組及轉(zhuǎn)錄組測(cè)序進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，ABO血型基因通過(guò)影響腸道中N-乙酰半乳糖胺（GalNAc）濃度從而影響丹毒絲菌科細(xì)菌的豐度。在小鼠模型中，研究發(fā)現(xiàn)受ABO血型影響的丹毒絲菌科菌株具有更完整的GalNAc轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝通路，GalNAc會(huì)顯著影響腸道中丹毒絲菌科相關(guān)細(xì)菌的豐度。本研究有力證明宿主遺傳會(huì)影響腸道菌群的組成和豐度。
本研究通過(guò)綜合 GWAS、微生物組全基因組關(guān)聯(lián)研究以及微生物組全基因組關(guān)聯(lián)研究 (mGWAS) 方法揭示了不同谷子品種的基因型、表型和根際微生物群變量之間的關(guān)聯(lián)。研究鑒定了 257 個(gè)與六個(gè)關(guān)鍵農(nóng)藝性狀相關(guān)的根際微生物生物標(biāo)志物，使用從田間分離的標(biāo)志物菌株驗(yàn)證了微生物介導(dǎo)的對(duì)谷子生長(zhǎng)的影響。根際微生物群組成主要由與免疫、代謝物、激素信號(hào)和養(yǎng)分吸收相關(guān)的植物基因的變化驅(qū)動(dòng)，揭示了有助于表型可塑性的植物基因型-微生物群相互作用網(wǎng)絡(luò)。宿主基因型通過(guò)影響微生物進(jìn)而對(duì)谷子生長(zhǎng)造成影響，這表明精確的微生物組管理可用于在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)高產(chǎn)品種。
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