大麥（Hordeum vulgare L.）是世界第四大谷物，也是研人員揭最古老的作物之一，屬禾本科大麥屬。示穗大麥的發育花序為穗狀花序，著生于莖稈頂部，鍵調及網由中央的控因花序軸和兩側的小穗所組成。大麥穗發育復雜，絡新并且不同位置的聞科小穗發育不均等，中間部位發育較快，學網兩端較慢。國科在穗發育過程中，研人員揭單個穗子頂端和底部約30％-50％的示穗小穗/小穗原基會發生退化，導致了潛在籽粒數的發育極大損失。因此研究大麥穗部的鍵調及網發育過程對于揭示花器官發育的生物學問題和提高大麥產量具有重要意義。

中國科學院植物研究所郭自峰研究組利用六棱大麥測序品種Morex繪制了穗部發育的控因時空轉錄組圖譜，該圖譜覆蓋大麥穗部發育的17個階段，各階段的小穗從上到下分為5個部位：頂部、中上部、中部、中下部和底部，每個部位設置3個重復，共255個樣本。科研人員通過對這些樣本的轉錄組數據分析發現，在5個部位共同表達的基因9228個，根據表達模式分為15個cluster，不同cluster的表達峰值分布在不同的發育時期，調控小穗不同的發育過程，并且對所有cluster中的轉錄因子、激素相關基因和已知功能基因的進行相關性分析，發現了重要的節點基因，如編碼海藻糖-6-磷酸磷酸酶的HvTPP7基因，SHI家族轉錄因子VRS2及MADS家族轉錄因子HvAGL6基因等，這些基因可能在表達峰值時期參與了重要的調控功能。對不同部位的差異表達分析發現，頂部位置的差異基因高達1043個，包含衰老相關蛋白、生長素和BR途徑、植物特有的LOB轉錄因子家族等基因。

基于此表達譜，科研人員還鑒定到一個編碼GDSL脂肪酶的HvGELP96基因，在黃色花藥期特異高表達，是大麥小穗育性和粒數的重要調控因子。此轉錄圖譜的發布為研究大麥的穗部發育提供了豐富的信息資源。

該研究成果于11月15日在線發表于Cell Reports期刊。植物所助理研究員申立平、博士研究生劉洋洋為論文的共同第一作者，郭自峰研究員為通訊作者。焦遠年研究員參與并指導了該工作。

文章鏈接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(23)01453-5

六棱大麥“Morex”穗部時空轉錄組

（原標題：植物所科研人員利用大麥穗部時空轉錄組數據揭示穗發育的關鍵調控因子及網絡）