六倍体小麦双亲群体中同源基因表达偏差的快速重编程与稳定化研究

推荐 为解决多倍体作物中同源基因表达偏差（HEB）在育种过程中的遗传与变异问题，英国约翰英纳斯中心的研究人员利用六倍体小麦双亲群体，通过RNA测序和eQTL分析，揭示了HEB在F5代中的遗传模式及影响因素。研究表明，HEB在26-27%的三联体中得以遗传，且主要受单个同源基因表达变化驱动。该研究为作物育种中HEB的调控机制提供了新见解，对提高作物适应性和产量具有重要意义。

　　

论文解读
多倍体植物在自然界中广泛存在，其基因组通常包含多个染色体组，这为植物提供了丰富的遗传变异和适应极端环境的能力。然而，多倍体化过程中同源基因的表达调控机制仍不完全清楚。特别是，在作物育种过程中，如何通过杂交和选择来调控同源基因表达偏差（HEB），以实现优良性状的稳定遗传，是一个亟待解决的问题。为此，英国约翰英纳斯中心的研究人员开展了相关研究，旨在揭示六倍体小麦双亲群体中HEB的遗传模式及其影响因素。

研究人员利用两个六倍体小麦双亲群体，其中一个群体由精英亲本组成，另一个群体则包含一个地方品种和一个精英亲本。通过对F5代进行RNA测序，研究人员分析了HEB的遗传模式。结果表明，HEB在26-27%的三联体中得以遗传，且大多数三联体的HEB模式与父母本相似。此外，HEB的变化主要由单个同源基因的表达变化驱动，这使得后代的HEB能够与父母本匹配。值得注意的是，在地方品种与精英亲本的杂交群体中，HEB的新模式更为常见。

为深入探究HEB的遗传机制，研究人员还进行了表达数量性状位点（eQTL）分析。结果显示，大多数与HEB相关的eQTL为顺式作用元件，且主要位于A和B亚基因组中。这些发现表明，HEB的变化不仅受到遗传变异的影响，还可能与表观遗传调控有关。

研究结果表明，HEB在多倍体小麦中具有显著的遗传性和可塑性。通过杂交和选择，育种者可以在较短的世代内对HEB进行调控，从而实现对作物性状的改良。然而，地方品种的引入可能导致HEB的不可预测变化，这为育种工作带来了新的挑战。未来的研究应关注如何利用精准育种技术，如CRISPR基因编辑，来避免不必要的HEB变化。

在方法上，研究人员采用了RNA测序和eQTL分析。首先，他们从两个双亲群体的F5代中收集了样本，并进行了RNA测序。然后，通过生物信息学分析，计算了每个三联体的HEB系数，并与父母本进行比较。最后，利用eQTL分析，研究人员鉴定了与HEB相关的遗传变异。

研究结论表明，HEB在六倍体小麦中具有显著的遗传性和可塑性。尽管大多数三联体的HEB模式与父母本相似，但在地方品种与精英亲本的杂交群体中，HEB的新模式更为常见。这提示育种者在引入地方品种时需谨慎，以避免不可预测的HEB变化。此外，eQTL分析揭示了HEB的遗传调控机制，为未来的精准育种提供了理论基础。

总之，该研究为理解多倍体作物中HEB的遗传机制提供了新视角，并为作物育种中的基因调控提供了重要参考。通过深入研究HEB的遗传模式和调控机制，育种者可以更有效地改良作物性状，提高作物的适应性和产量。