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小麦里导入的外源染色体片段对小麦基因组的影响远小于小麦基...

已有 2758 次阅读 2018-3-14 08:19 |系统分类:科研笔记| 小麦, 大麦, 附加系

 小麦里导入的外源染色体片段对小麦基因组的影响远小于小麦基因组对它的影响

本期作者:Neal

胖丫最近看到WHH大学一教授被爆出硕士期间发表的多篇文章造假。胖丫说,这个真的是青史留名啊。是呀,作为老师,一定要在学生入门时强调好这一点,同时老师也要做好把关。不过作为老师,也要以身作则,少搞哪些拿不上台面的事情。最近看到《钱氏家训》里的两句话说的特别好“心术不可得罪于天地 言行皆当无愧于圣贤。利在一身勿谋也,利在天下必谋之”。怪不得钱氏家族“出了很多名人,人家的格局在哪里了。

今天我们打算聊一聊这一篇文章,题目是“Transcriptome reprogramming due to the introduction of a barley telosome into bread wheat affects more barley genes than wheat”,发表在Plant Biotechnology Journal上面。作者信息如下:

我看到这个题目很惊喜,主要是他的研究思路。所以今天我们就来说说这一篇文章。小麦族有很多近缘物种,在小麦育种上,我们可以将这些近缘物种的染色体片段导入普通小麦里,创建新的种质,但是在实际利用过程中却要面临诸多困难。连锁累赘和不完全的遗传补偿效应是主要的原因。我们对导入的外源染色质影响植物表型的分子机制也了解甚少。本文利用一个含有大麦7H染色体长臂的普通小麦附加系、正常的普通小麦和供体大麦。对这个三个材料进行进行转录组测序,每个样品是6个重复。

对测序结果进行分析发现,大麦有约2.4%,中国春有小于1%的reads 映射至非期望基因组上。中国春或者附加系有35031个基因是转录的,而大麦7H染色体区间339-656Mbp(也即染色体长臂)有923个基因表达。在中国春和附加系之间,97.3%的基因没有差异表达,也就是有960个基因是差异表达的。差异表达的基因中,509下调表达,451上调表达。大麦和附加系比较,7HL上表达的923个基因中,389个基因(42%)是差异表达的,包括233个在附加系里下调表达的基因和156个在附加系里上调表达的基因。由此作者得出结论“These greatly differing proportions of differential transcription (DT) implied that the effect of a non-native genetic background was much greater than the effect of the presence of an exotic telosome”。在附加系材料里,外源7HL片段导入后对背景基因组上的基因影响要远远小于背景基因组对导入的7HL上基因的影响。

上述结果也就是我们常说的人容易受到周围环境的影响。打个比方说,我们往平静的湖面上上扔了一块大石头,引起水面波动,随后石头沉入湖底,而水面再次平静。对湖水来说,仿佛从没有一块石头来过;而对这块石头来讲,从此将暗无天日。所以相对来讲,石头的变化很大,而湖水变化不大。这里湖水就是中国春六倍体基因组,而石头就是大麦7H染色体长臂。这个结果让我很意外,照常理来讲,7HL导入进去之后,应该是对位于7AL,7BL和7DL的基因的影响要大于其他部分同源上的影响。

话又说回来了,实际上没有这么简单,7HL的导入还引起了小麦7AL上的一个染色体片段缺失(700-736 Mbp)。这样的缺失也存在于其他6个CS/B整条染色体的附加系。缺失的基因,7HL上的基因可以部分补偿。

另外作者还分析了差异表达基因在染色体上的分布特点,这种分析就类似于14年发表的3B参考基因组上基因转座子等在染色体上的分布特点的分析。所以这里我们就不在分析了。后面的差异表达基因的功能富集分析也没啥好说的。这里作者只分析了苗期的一个阶段,也许分析更多发育阶段的转录组,或者选择减数分裂阶段也好,不知道结论是否一样呢?

参照文章的思路,我们在六倍体里其实也是可以比较不同亚基因组之间的基因表达上的差异的。比方说,干旱处理后,我们鉴定出来一批差异表达基因。分析这些差异表达的基因中,其对应的亚基因组上的基因是如何变化的。这样的结果其实还是挺有意思的。还可以进一步分析那些A/B/D之间表达模式不同的基因,看看能否找出一定的规律来。现在小麦转录组里这样分析的还比较少,但15年孙其信组发表了一篇题为“Temporal transcriptome profiling reveals expression partitioning of homeologous genes contributing to heat and drought acclimation in wheat (Triticum aestivum L.)”的文章,里面有专门分析A/B/D之间的差异。以后这也许是小麦转录组分析的必备项了。这才是我们小麦的特色啊。这种思路还可以拓展,研究转座子对不同亚基因组上基因表达/翻译的影响,对甲基化的影响。 

 

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