近期，武漢植物園陳進(jìn)明研究團隊在國際植物學(xué)期刊The Plant Journal上發(fā)表蓮屬植物轉錄本異構體演化相關(guān)論文。 

　　基因在轉錄pre-mRNA后，可以通過(guò)可變剪切產(chǎn)生存在序列結構差異的mRNA異構體。同一基因通過(guò)這種結構差異化的調節方式，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(zhù)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體的組織表達模式有何演化規律？它們如何參與種間性狀的分化？以及可變剪切異構體的多樣性與復制基因的冗余性（拷貝數）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，以蓮屬植物現存的兩個(gè)近緣種（蓮（Nelumbo nucifera）和美洲黃蓮（N. lutea）為研究對象，模式植物擬南芥為外類(lèi)群，利用三代全長(cháng)轉錄組測序技術(shù)開(kāi)展相關(guān)研究。結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控形成的異構體促進(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)生更多的異構體并且展現出更加復雜的組織表達模式。進(jìn)一步通過(guò)物種間轉錄本水平共表達網(wǎng)絡(luò )的比較分析，發(fā)現直系同源基因間的部分異構體擁有保守的組織表達偏向性，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體的組織表達模式相關(guān)。此外，該研究還發(fā)現了花器官發(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異構體組織表達模式的分化，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越為第一作者，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)研究得到中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項（XDB31000000）、國家自然科學(xué)基金項目（3217024, 31570220, 31870208）、中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )項目（2019335）等的資助。 

　　論文鏈接

圖 物種間轉錄本水平共表達網(wǎng)絡(luò )構建及比較分析