近日，李庆顺教授团队与西北农林科技大学毛虎德研究员团队合作以“Differential alternative polyadenylation of homoeologous genes of allohexaploid wheat ABD subgenomes during drought stress response”为题在国际期刊The Plant Journal在线发表了最新研究成果。该研究揭示了具有复杂基因组的六倍体小麦在干旱胁迫下的选择性多聚腺苷化（APA），说明了APA在小麦干旱胁迫响应中的重要作用，从全新视角解读了同源基因如何通过差异的APA为转录组多样性及小麦的适应性作出贡献，并且为更好地注释小麦基因组提供了精确的转录本末端信息。
复杂基因组中多套同源基因间如何协调达到最佳效果一直是个未决问题。以小麦为例，异源六倍体小麦的基因组包含A、B、D三个亚基因组，含有大量的同源基因，这些同源基因在功能上的相似性和差异性一直令人好奇，然而多倍体作物中，特别是在共转录水平上，复杂的基因表达和调控机制仍然不清楚。APA是共转录调控的一个重要部分，在植物的生长发育和胁迫应答中发挥着关键作用。干旱是小麦面临的主要环境挑战之一，特别是在全球气候变化的背景下，干旱胁迫对小麦产量的威胁日益严峻。因此，研究干旱胁迫下小麦同源基因的APA调控对小麦抗旱遗传改良、理解多倍体基因组的表达调控具有重要意义。
使用多聚腺苷化标签测序（PAT-seq）跟踪干旱胁迫下小麦的多聚腺苷化（poly(A)）位点动态，研究发现：
（1）干旱胁迫导致小麦基因发生了广泛的APA现象，涉及37-47%的差异表达基因，多个干旱响应基因发生了明显的poly(A)位点转换。
（2）高度相似的同源基因却具有不同数量的poly(A)位点，表现出组织特异性和时间动态的不同APA模式，以及不同的3’UTR长度变化。
（3）叶和根中不同表达趋势的转录本使用不同的poly(A)信号，上、下调的转录本对非典型poly(A)位点有不同的使用偏好。
（4）编码核心poly(A)因子的基因在干旱胁迫下表现出不同的表达模式， 这可能是导致APA动态的重要原因。
综上，研究表明poly(A)信号和核心poly(A)因子的变化可能广泛影响了干旱胁迫应答过程中poly(A)位点的选择和基因表达水平，而同源基因之间差异的APA模式为这个调控网络增添了更强的可塑性。
我院博士研究生马慧为本论文第一作者，李庆顺教授和西北农林科技大学毛虎德研究员为通讯作者，福建农林大学林俊城副教授与西北农林科技大学研究生梅方明参与了研究工作。本研究获得国家自然科学基金（32270344、32072002）支持。
Ma H, Lin J, Mei F, Mao H and Li QQ. Differential alternative polyadenylation of homoeologous genes of allohexaploid wheat ABD subgenomes during drought stress response. Plant J. 2023 Feb 14. doi: 10.1111/tpj.16150. Epub ahead of print.
