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        研究揭示麥類特異轉(zhuǎn)座子重塑小麥環(huán)境適應(yīng)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

        2021-12-22 21:59:48
        糧油與飼料科技 2021年5期

        轉(zhuǎn)座子(Transposable Element,TE)是基因組中可移動(dòng)的DNA元件。小麥族物種的轉(zhuǎn)座子呈現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng),基因組高達(dá)3-16 Gb,85%以上由TE組成,而與之親緣關(guān)系密切的二穗短柄草基因組只有272 Mb??梢哉f(shuō)小麥的基因是“散落”在TE的海洋中,那么這些TE群體僅僅是自我復(fù)制垃圾序列,還是會(huì)影響宿主的基因活性與適應(yīng)性呢?

        中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所研究員薛勇彪研究組、復(fù)旦大學(xué)研究員張一婧研究組與中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/上海植物逆境生物學(xué)研究中心研究員朗曌博研究組和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授張文利研究組利用DNA親和純化測(cè)序(DAP-seq)技術(shù)獲得53個(gè)環(huán)境響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子的全基因組高質(zhì)量結(jié)合圖譜,發(fā)現(xiàn)高達(dá)85%轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)(Transcription Factor Bind?ing Sites,TFBS)位 于TE內(nèi) 部(TE-embed?ded TFBS)。通過(guò)與TE內(nèi)部TFBS比較,研究發(fā)現(xiàn)1/4非TE區(qū)TFBS(nonTE-TFBS)可 能 來(lái) 源 于TE-embedded TFBS,并且是小麥族特異出現(xiàn)的調(diào)控序列,進(jìn)一步支持這些非TE調(diào)控區(qū)是伴隨小麥族TE爆發(fā)起源的。TE-embedded TFBS和TE來(lái)源TFBS(TE-derived TFB)主要由幾個(gè)特定LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子亞家族貢獻(xiàn),說(shuō)明這幾類TE亞家族的復(fù)制和轉(zhuǎn)座特異性參與了小麥的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。隨著TE-derived TFBS序列與TE序列分化時(shí)間越長(zhǎng),其活性越高,與基因的距離也越近,因而,TE有可能為TFBS演化提供了廣泛的序列基礎(chǔ)。此外,通過(guò)與水稻逆境響應(yīng)基因比較發(fā)現(xiàn),小麥特異性逆境響應(yīng)基因顯著富集在TE-de?rived TFBS的靶基因中,說(shuō)明小麥特異性的TE亞家族參與了小麥轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重塑及小麥的適應(yīng)性進(jìn)化。

        相關(guān)研究成果于9月9日在線發(fā)表在Ge?nome Research上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的資助。

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