CGM第532期：亚基因组内调控诱导小麦同源基因表达偏移和功能分化

普通小麦（Triticum aestivum）作为异源六倍体作物，其基因组包含A、B、D三个亚基因组，多数基因以“三联体”形式存在（三个同源拷贝）。然而“三联体”内三个同源基因的表达量并非总是均等，存在表达偏移现象（Homeoolog Expression Bias, HEB），即一个或两个同源基因表达量较低，HEB赋予了小麦同源基因高度的表达可塑性，是其适应环境和驯化改良的重要基础。前期研究表明HEB与转座子和表观遗传修饰等因素具有显著相关性，但是，HEB模式在不同小麦材料中是否存在变异，HEB是否受遗传因子调控，这些问题一直悬而未决

本研究通过分析课题组前期产生的406份小麦核心种质资源的根系转录组数据，在群体水平上系统解析了小麦同源基因表达偏移的遗传基础，主要结论包括：1）HEB模式在不同小麦材料间存在广泛变异；2）通过创新HEB量化模型，将表达偏移类型和程度转化为一维变量，进一步利用GWAS分析，共鉴定到14,727个调控HEB的遗传位点（hebQTL）；3）HEB驱动力来自于亚基因组内调控，而非亚基因组间互作；4）同源基因间存在表达剂量补偿效应。

本研究hebQTL的鉴定，为未来小麦分子设计育种提供了新工具和新思路。传统研究方法主要关注单个基因的“有无”或“强弱”，本研究结果说明可以通过选择或编辑特定的hebQTL位点，精准调控三个同源基因之间的“相对工作量分配”，从而更充分地利用多倍体优势，优化农艺性状。