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(fā)育花序為穗狀花序，著生于莖稈頂部，鍵調(diào)及網(wǎng)由中央的控因花序軸和兩側(cè)的小穗所組成。大麥穗發(fā)育復雜，絡新并且不同位置的聞科小穗發(fā)育不均等，中間部位發(fā)育較快，學網(wǎng)兩端較慢。國科在穗發(fā)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(fā)生退化，導致了潛在籽粒數(shù)的發(fā)育極大損失。因此研究大麥穗部的鍵調(diào)及網(wǎng)發(fā)育過程對于揭示花器官發(fā)育的生物學問題和提高大麥產(chǎn)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(fā)育的控因時空轉(zhuǎn)錄組圖譜，該圖譜覆蓋大麥穗部發(fā)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(shè)置3個重復，共255個樣本。科研人員通過對這些樣本的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在5個部位共同表達的基因9228個，根據(jù)表達模式分為15個cluster，不同cluster的表達峰值分布在不同的發(fā)育時期，調(diào)控小穗不同的發(fā)育過程，并且對所有cluster中的轉(zhuǎn)錄因子、激素相關(guān)基因和已知功能基因的進行相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)了重要的節(jié)點基因，如編碼海藻糖-6-磷酸磷酸酶的HvTPP7基因，SHI家族轉(zhuǎn)錄因子VRS2及MADS家族轉(zhuǎn)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(diào)控功能。對不同部位的差異表達分析發(fā)現(xiàn)，頂部位置的差異基因高達1043個，包含衰老相關(guān)蛋白、生長素和BR途徑、植物特有的LOB轉(zhuǎn)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(shù)的重要調(diào)控因子。此轉(zhuǎn)錄圖譜的發(fā)布為研究大麥的穗部發(fā)育提供了豐富的信息資源。

該研究成果于11月15日在線發(fā)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(zhuǎn)錄組

（原標題：植物所科研人員利用大麥穗部時空轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)揭示穗發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)控因子及網(wǎng)絡）