近期，武漢植物園陳進(jìn)明研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際植物學(xué)期刊The Plant Journal上發(fā)表蓮屬植物轉(zhuǎn)錄本異構(gòu)體演化相關(guān)論文。 

　　基因在轉(zhuǎn)錄pre-mRNA后，可以通過(guò)可變剪切產(chǎn)生存在序列結(jié)構(gòu)差異的mRNA異構(gòu)體。同一基因通過(guò)這種結(jié)構(gòu)差異化的調(diào)節(jié)方式，從而在植物不同組織器官發(fā)育過(guò)程或生物學(xué)通路中發(fā)揮著不同的功能。然而在植物近緣物種分化過(guò)程中，種間直系同源基因的不同可變剪切異構(gòu)體的組織表達(dá)模式有何演化規(guī)律？它們?nèi)绾螀⑴c種間性狀的分化？以及可變剪切異構(gòu)體的多樣性與復(fù)制基因的冗余性（拷貝數(shù)）之間有何關(guān)系？這三個(gè)科學(xué)問(wèn)題仍不十分清楚。 

　　針對(duì)上述問(wèn)題，武漢植物園與比利時(shí)根特大學(xué)合作，以蓮屬植物現(xiàn)存的兩個(gè)近緣種（蓮（Nelumbo nucifera）和美洲黃蓮（N. lutea）為研究對(duì)象，模式植物擬南芥為外類群，利用三代全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)開(kāi)展相關(guān)研究。結(jié)果表明可變剪切事件在種間直系同源基因間大量分化，受物種特異性可變剪切調(diào)控形成的異構(gòu)體促進(jìn)蓮屬物種分化進(jìn)程中基因功能的改變。相比于有多拷貝的復(fù)制基因，單拷貝、低拷貝基因發(fā)生更多的可變剪切事件，產(chǎn)生更多的異構(gòu)體并且展現(xiàn)出更加復(fù)雜的組織表達(dá)模式。進(jìn)一步通過(guò)物種間轉(zhuǎn)錄本水平共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)的比較分析，發(fā)現(xiàn)直系同源基因間的部分異構(gòu)體擁有保守的組織表達(dá)偏向性，表明物種進(jìn)化過(guò)程中基因功能的保守性可能與其可變剪切異構(gòu)體的組織表達(dá)模式相關(guān)。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)了花器官發(fā)育的‘ABCE模型’相關(guān)的MADS-box家族個(gè)別成員在擬南芥與兩種蓮之間存在mRNA異構(gòu)體組織表達(dá)模式的分化，進(jìn)而可能參與了種間花器官的性狀分化。 

　　研究成果以“Evolution of isoform-level gene expression patterns across tissues during lotus species divergence”為題發(fā)表在The Plant Journal上。中國(guó)科學(xué)院武漢植物園水生植物生物地理課題組助理研究員張?jiān)綖榈谝蛔髡?，比利時(shí)根特大學(xué)Kathleen Marchal教授、武漢植物園陳進(jìn)明研究員和石濤副研究員為共同通訊作者。相關(guān)研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB31000000）、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（3217024, 31570220, 31870208）、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目（2019335）等的資助。 

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圖 物種間轉(zhuǎn)錄本水平共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及比較分析