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近期，武漢植物園陳進明研究團隊在國際植物學期刊The Plant Journal上發表蓮屬植物轉錄本異構體演化相關論文。
基因在轉錄pre-mRNA后，可以通過可變剪切產生存在序列結構差異的mRNA異構體。同一基因通過這種結構差異化的調節方式，從而在植物不同組織器官發育過程或生物學通路中發揮著不同的功能。然而在植物近緣物種分化過程中，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）之間有何關系？這三個科學問題仍不十分清楚。
針對上述問題，武漢植物園與比利時根特大學合作，以蓮屬植物現存的兩個近緣種（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群，利用三代全長轉錄組測序技術開展相關研究。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蓮屬物種分化進程中基因功能的改變。相比于有多拷貝的復制基因，單拷貝、低拷貝基因發生更多的可變剪切事件，產生更多的異構體并且展現出更加復雜的組織表達模式。進一步通過物種間轉錄本水平共表達網絡的比較分析，發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，表明物種進化過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。此外，該研究還發現了花器官發育的‘ABCE模型’相關的MADS-box家族個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”為題發表在The Plant Journal上。中國科學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，比利時根特大學Kathleen Marchal教授、武漢植物園陳進明研究員和石濤副研究員為共同通訊作者。相關研究得到中國科學院戰略性先導科技專項（XDB31000000）、國家自然科學基金項目（3217024, 31570220, 31870208）、中國科學院青年創新促進會項目（2019335）等的資助。
圖 物種間轉錄本水平共表達網絡構建及比較分析