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我要上PC”—小麦领域Plant Cell上论文合辑(四)

已有 2879 次阅读 2017-12-18 21:23 |个人分类:文献推荐|系统分类:论文交流| 小麦, 开花, MADS


编者按:尽管近两年的IF不是很理想,Plant Cell(下简称PC)无疑仍是也将会继续是植物学研究的殿堂级期刊。从11月28日小编推送PC上小麦种子萌发/休眠的QTL文章开始,接下来每周周二,我们会将2005年以后在PC上发表的小麦领域研究论文进行逐一梳理和推送,以飨读者。需要特别指出的是,本合辑题为“我要上PC”,是比照“我要上春晚”而诙谐命名;由于对研究内容要求较系统、文章发表要求较高和审稿机制较严格,PC上面的文章确实值得深入学习;但我们公众号倡导大家把更多的目光放在学习这些文章的思路、内容和意义上,而不是只看重和崇拜高影响因子_

今天给大家推送的是2007年在PC上发表的 “Genetic and Epigenetic Alteration among Three Homoeologous Genes of a Class E MADS Box Gene in Hexaploid Wheat”,通讯作者是日本福井县立大学(Fukui Prefectural University)的Koji Murai。通过文献检索,该课题组一直从事小麦花器官发育相关的研究,包括寻找VRN1上游的调控基因。日本福井县立大学小编不是很熟悉,但通过网上信息,该校建立于1992年,全球排名也很一般;即使这样,也可以做出这么漂亮的工作,值得我们-尤其是就职于地方普通大学的科研工作者学习。说这篇文章里的研究工作漂亮,并不只是因为它发表在PC,而是这篇文章的研究思路引领了近几年小麦功能基因研究的一个小趋势。


小麦功能基因的挖掘,常规就是两种方法,一种是正向图位克隆,另一种是同源克隆。本研究围绕花器官发育,在小麦中同源克隆了两个(组)之前在拟南芥和水稻中证明参与花发育过程的E族MADS Box基因:TaWSEPTaWLHS1

通过比对两个基因位于A,B和D上的部分同源基因(Homoeologs),发现TaWSEP的三个拷贝没有明显的差异;而TaWLHS1-A由于基因组序列中的一段3500bp左右片段的插入而丢失了MADS Box蛋白中MIKC结构域。进一步利用祖先种小麦进行该基因的克隆,发现这个插入片段在二倍体祖先种和四倍体野生种中都不存在,暗示这个基因插入片段是小麦驯化过程中产生的。通过酵母双杂交实验,证实这个插入片段的存在,使得TaWLHS1-A蛋白无法与WAP3等蛋白互作。同时将TaWLHS1的三个拷贝在拟南芥中异源表达,TaWLHS1-BTaWLHS1-D的表达系会产生早花的表型,而TaWLHS1-A的表型与Col-0一样。综上所述,驯化过程中的片段插入事件导致TaWLHS1-A丧失了相关的功能。



这还没完,进一步对TaWSEPTaWLHS1分别的三个拷贝进行表达分析,发现TaWSEP的三个拷贝没有明显的差异;而TaWLHS1-B的表达明显低于TaWLHS1-ATaWLHS1-D。通过比较各种倍性的小麦遗传材料,发现TaWLHS1-B只在六倍体小麦中低表达,说明这个基因是在小麦形成的第二次自然杂交过程中表达被抑制掉。进一步作者证明TaWLHS1-B的低表达与其5’区的高甲基化有关。


这篇文章是研究小麦A,B和D部分同源基因之间差异的经典之作。这之后,具有类似研究思路的文章大量发表(读者都读过哪篇,欢迎在留言区留言~)。当然,绝不是说这一篇就是这个研究主题的开山之作。总得来说,这篇文章给我们以下启示:

首先,同源克隆的工作很多小麦研究者都在做,但是同源克隆不是去重复拟南芥、水稻中的工作,要找到小麦的特色。

其次,这篇文章中看似亮点都在TaWLHS1,但是TaWSEP的工作对于这篇文章、这个研究的完整性是必不可少的。为什么呢?欢迎留言。


欢迎关注“小麦研究联盟”,了解小麦新进展






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