小麦颖壳毛状体近等基因系转录组分析

毛状体是陆生植物表皮常见的一个结构，广泛分布于植物的茎、叶片和花等器官。该性状在拟南芥和水稻中有着较为深入的研究，而小麦地上部分各个器官组织表皮的毛状体研究鲜有报道。

课题组在调查西藏半野生小麦Q1028与普通小麦品种郑麦9023所构建的重组自交系的田间农艺性状时，发现两个株系存在颖壳毛状体性状分离的现象。于是通过这两个分离的株系筛选了7对近等基因系，其中两对在旗叶叶舌可见（Z39）后5、10和15天（图1）的颖壳被用于进行转录组分析。

图1 Glume morphology of the NIL1 plants at various time-points.“P”and“G”refer to pubescent and glabrous glumes, respectively. The first day of stage Z39 is indicated with“0 d”, and the numbers refer to the days post-Z39. (A) Glume observed with a stereomicroscope. Scale bar = 1 mm. (B) Glume observed with an optical microscope. Scale bar = 100μm.

经过分析，NIL1和NIL2分别得到488和600个差异表达基因，两对NIL同时检测到的差异表达基因为37个，其中分别有1和13个DEG在10和15 dpZ39同时上调；2、2和3个DEG在5、10和15 dpZ39同时下调（图2）。NIL1和NIL2分别检测到987和1582个SNP，分别位于373和594个基因中。39个SNP同时在两对NIL中检测到，其中32个位于1A染色体上，另外7个位于TraesCSU01G143200中；15个含有SNP的基因同时在两对NIL中检测到，其中12个基因位于1A染色体。

图2 Co-DEGs between the two sets of NILs at three time-points and the up-regulated and down-regulated genes in the hairy and glabrous glumes.

通过分析GO注释的结果发现，两对NIL的差异表达基因和119个拟南芥毛状体相关基因都同时被19个主要的GO条目所注释到（图3）。其他一些GO条目则广泛的被水稻中的毛状体相关（候选）基因所注释。同一GO条目的拟南芥、水稻和小麦基因可能在功能上相似，因此，与拟南芥和水稻毛状体性状相关的基因可能有助于分离小麦的颖壳毛状体基因。

图3 Functional annotation of the DEGs identified in this study and the trichome-related Arabidopsis thaliana genes based on GO terms.

该结果于2020年5月20日发表在Gene杂志上(Transcriptome analysis of near-isogenic lines for glume hairiness of wheat)。

该研究得到国家重点研究开发项目、国家自然科学基金和四川省科技厅国际科技合作交流项目的资助。

文章链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378111920301864?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg