东北师大等《Plant Cell》发表小麦新研究

　　

生物通报道：近日，知名期刊《Plant Cell》刊登了东北师范大学、吉林农业大学、爱荷华州立大学、以色列班古里昂大学和魏茨曼科学研究院等处发表题为“Evolution of the BBAA Component of Bread Wheat during Its History at the Allohexaploid Level”的文章，以系统翔实的数据揭示了进化期间普通小麦BBAA成分在异源六倍体水平上的进化。

该论文通讯作者是东北师范大学分子表观遗传学教育部重点实验室的博士生导师刘宝教授，其1985年毕业于吉林农业大学获学士学位，1988年毕业于吉林农业大学获硕士学位，1992年毕业于南京农业大学获博士学位，1995年至1997年在以色列魏茨曼科学研究所从事博士后研究，2000年至2001年在美国爱荷华州立大学做访问学者。1998年至今为东北师范大学生命科学学院教授、博士后导师、分子表观遗传学教育部重点实验室主任。自2001年全职回国以来，先后承担“国家杰出青年科学基金”，国家自然科学基金重大、重点、面上项目，教育部“****与创新团队发展计划”创新团队，“国家外专局/教育部学科创新引智计划”，国家植物转基因专项，973课题等课题10余项。在Molecular Biology and Evolution, BMC Biology, Genetics, Plant Journal, Plant Physiology, Journal of Experimental Biology, Theoretical and Applied Genetics, Genome, BMC Plant Biology等本专业领域国际主流SCI杂志发表论文60余篇，被SCI他人引用1000多次。

普通小麦（Triticum aestivum；BBAADD）中的亚基因组完整性，使得我们可以从普通小麦种提取BBAA组分，通过与四倍体小麦杂交，随后与六倍体小麦（TAA10）反复回交，来构建倍性逆转（从六倍体到四倍体）的“提取”四倍体（ETW）小麦，具有供体小麦BBAA亚基因组几乎相同的BBAA基因组组分。

这种倍性可逆的ETW小麦为我们提供了一个独特的机会来探究，在其进化过程中，在六倍体水平上，小麦的BBAA成分是否及在何种程度上其表型、核型和基因表达被修改。

在这项研究中，研究人员报道称，ETW在多种表型性状是异常的，但是保持一个稳定的染色体组型。基于微阵列的转录组分析，发现大量在ETW和天然四倍体小麦（Triticum turgidum）之间差异表达的基因，ETW-下调基因富集不同的基因本体类别。定量RT-PCR分析表明，ETW和一组多样硬质小麦（T. turgidum subsp durum）品种之间的基因表达差异，不同于那些描述的四倍体品种本身的特性。

焦磷酸测序表明，表达改变可能只发生在ETW中的B和A部分同源转录本中的一个或两个。在人工合成型异源六倍体小麦中，大多数基因表现出加性表达。合成异源六倍体小麦和不同普通小麦品种的分析表明，BBAA亚基因组表达变化的快速发生，在异源六倍化过程和它们的进化持久性之后。

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Evolution of the BBAA Component of Bread Wheat during Its History at the Allohexaploid Level
Abstract：Subgenome integrity in bread wheat (Triticum aestivum; BBAADD) makes possible the extraction of its BBAA component to restitute a novel plant type. The availability of such a ploidy-reversed wheat (extracted tetraploid wheat [ETW]) provides a unique opportunity to address whether and to what extent the BBAA component of bread wheat has been modified in phenotype, karyotype, and gene expression during its evolutionary history at the allohexaploid level. We report here that ETW was anomalous in multiple phenotypic traits but maintained a stable karyotype. Microarray-based transcriptome profiling identified a large number of differentially expressed genes between ETW and natural tetraploid wheat (Triticum turgidum), and the ETW-downregulated genes were enriched for distinct Gene Ontology categories. Quantitative RT-PCR analysis showed that gene expression differences between ETW and a set of diverse durum wheat (T. turgidum subsp durum) cultivars were distinct from those characterizing tetraploid cultivars per se. Pyrosequencing revealed that the expression alterations may occur to either only one or both of the B and A homoeolog transcripts in ETW. A majority of the genes showed additive expression in a resynthesized allohexaploid wheat. Analysis of a synthetic allohexaploid wheat and diverse bread wheat cultivars revealed the rapid occurrence of expression changes to the BBAA subgenomes subsequent to allohexaploidization and their evolutionary persistence.