普通小麥（Triticum aestivum，AABBDD）是經(jīng)過兩次雜交事件形成的異源六倍體，融合了三個二倍體祖先不同的特性，具有強(qiáng)大的可塑性和環(huán)境適應(yīng)能力，成為廣泛種植的主糧作物。從進(jìn)化角度講，不同基因組的融合提供了豐富的原材料，促進(jìn)多倍體的演化和表型可塑性，但具體分子機(jī)制尚不清楚。小麥亞基因組的分化，主要源于不同二倍體祖先種中發(fā)生特異的轉(zhuǎn)座子（TE）擴(kuò)增?？蒲袌F(tuán)隊前期結(jié)合高通量實驗和計算策略，發(fā)現(xiàn)了大量TE來源的遠(yuǎn)端調(diào)控元件影響亞基因組轉(zhuǎn)錄調(diào)控的可塑性，但其對表型的影響并不清楚。？

 

　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所薛勇彪研究組、復(fù)旦大學(xué)張一婧研究組、廣州大學(xué)董志誠研究組與中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心Jungnam Cho研究組合作，揭示了小麥增強(qiáng)子類似元件能夠產(chǎn)生新生鏈RNA，且在預(yù)測增強(qiáng)子活性方面更加精確有效。該團(tuán)隊開發(fā)了一套計算流程，利用CAGE-seq和多維表觀組數(shù)據(jù)檢測編碼和非編碼轉(zhuǎn)錄本的起始位置，發(fā)現(xiàn)了大量TE來源的非編碼新生鏈RNA主要位于LTR調(diào)控區(qū)，且具有活性調(diào)控元件的染色質(zhì)特征。進(jìn)一步通過亞基因組及多組織表達(dá)比較，該研究鑒定到一個亞基因組偏好擴(kuò)增的TE家族具有明顯的組織特異性新生鏈RNA的表達(dá)。該家族在亞基因組A的二倍體祖先中發(fā)生特異性擴(kuò)張。通過RNA干擾及過表達(dá)技術(shù)，該研究揭示這一TE家族成員的新生鏈RNA的異常表達(dá)，會導(dǎo)致小麥穗型的變化，且可能與小麥穗型的馴化相關(guān)（如圖）。由于TE來源的新生鏈RNA敲除，同時導(dǎo)致相應(yīng)位置DNA甲基化，因此不能確定這一表型是TE調(diào)控元件的直接功能還是由新生鏈RNA介導(dǎo)，但該研究提示可以借助新生鏈RNA來預(yù)測調(diào)控元件的功能。這為龐大的小麥基因組中大量遠(yuǎn)端調(diào)控元件功能鑒定提供了新思路，并為研究小麥大量轉(zhuǎn)座元件與多倍體功能演化之間的關(guān)系提供了新線索。？

 

　　11月17日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications，DOI：10.1038/s41467-023-42771-9）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項目和植物細(xì)胞與染色體工程國家重點(diǎn)實驗室開放課題的支持。