张一婧研究组合作完成普通小麦精细表观组图谱绘制及全基因组顺式作用元件鉴定
夜来南风起，小麦覆陇黄。
——《观刈麦》白居易
小麦
2019年7月15日，Genome Biology期刊在线发表中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所张一婧研究组与南京农业大学张文利研究组合作完成的题为“The bread wheat epigenomic map reveals distinct chromatin architectural and evolutionary features of functional genetic elements”的研究论文。该工作生成并绘制普通小麦精细的表观组图谱，以此为基础针对性开发整合计算流程对全基因组顺式调控元件进行了系统的挖掘与鉴定,并初步探索了其作用机制,为小麦基因调控机制解析研究提供了重要的资源。
广泛种植的六倍体普通小麦（T. aestivum, 2n = 6x = 42, BBAADD）小麦具有庞大的非编码区域，约占整个基因组（16 Gb）的93%。动植物中的研究表明，在大量非编码区中存在功能和序列相对保守的关键调控元件，如何挖掘这些功能元件对于深入理解转录调控具有重要意义。然而，单纯利用序列特征无法准确定位这些功能调控区，特别是对于如此庞大而复杂的小麦基因组。由于包括染色质修饰与染色质开放状态等表观机制对于调控基因活性具有重要作用，通过整合表观组信息在动物中已实现对全基因组调控区的全面精准预测。
合作团队生成并整合数十套表观组数据，开发了针对小麦表观组数据的整合计算方法与流程，预测了8,987新的基因区与启动子区以及24,826增强子元件，刻画了不同类型调控元件的序列特征及其表观遗传修饰的组合模式，并进一步通过实验证明预测具有比较高的准确度。通过对小麦3套亚基因组的比较揭示了基因调控的选择压力作用于序列和染色质结构两个层面。该研究还鉴定了增强子与启动子的特异性序列特征，并揭示二者的差异调控机制。综上，这一工作通过刻画表观修饰组合模式，结合序列信息和进化特征，锁定六倍体小麦中1.5%基因组区域存在活跃的顺式元件，为小麦功能基因组研究提供了重要的参考信息，极大程度减少基因调控机制研究的工作量。
刻画普通小麦表观组图谱（a）并对全基因组顺式作用元件进行挖掘(b)与活性鉴定(c)
该研究工作由中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所，南京农业大学和中国科学院遗传与发育生物学研究所团队合作完成。中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所的张一婧研究员和南京农业大学的张文利教授为论文的共同通讯作者；中国科学院遗传与发育生物学研究所的薛勇彪研究员与童依平研究员参与项目的设计与指导，博士生李子娟、王梅月、林堪德、谢忆琳为共同第一作者。该研究受到中科院战略科技先导专项、基金委和教育部项目的资助。
张一婧研究员及其研究组
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