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)

　　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，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（圖A），發(fā)現(xiàn)高達(dá)85%轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)（Transcription Factor Binding Sites，TFBS）位于TE內(nèi)部（TE-embedded TFBS）。通過與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，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)（圖B）。此外，通過與水稻逆境響應(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-derived TFBS的靶基因中，說明小麥特異性的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（圖C）。

 

　　相關(guān)研究成果于9月9日在線發(fā)表在Genome Research上。研究工作得到國家自然科學(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。

　　小麥特異轉(zhuǎn)座子重塑小麥環(huán)境適應(yīng)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)