今天解读的文章是在2014年和小麦基因组同时发表的利用转录组测序研究小麦种子发育过程中A, B ,D 三套基因组互作的文章，这篇文章发表在2014年《Science》上。

6倍体小麦果实转录组中的同源基因组互作

背景
普通小麦作为一种6倍体物种，典型的特点就是基因组复杂。它是在由三种高度近缘的祖先种通过基因组融合进化而来，分布称为A基因组，B基因组和D基因组。每套基因组7对染色体，构成了 7×3=21条染色体。
“中国春”（小麦的一个品种）基因组的草图于2014年公布了。这篇文章当时与小麦基因组同时发表，利用转录组测序研究了小麦种子发育过程中A, B ,D 三套基因组的互作关系。

上图为小麦基因组

材料

时间点：
开花期后10天、20天、30天；
组织：
整个胚乳（W），淀粉胚乳（SE），糊粉（AL），传递细胞（TC）。
时间×组织：一共构成7组样本，当然每组样本会设置若干重复。

注意：本篇文章，因为取样时间点是在种子发育早期，整个胚乳的不同部位，是无法精确分离的，所以作者才使用整个胚乳作为一个样本进行分析。

分析内容清单
从转录调控类文章的四要素来看，这篇文章的要点是“整体调控变化”和“目标分子分析”

1、胚乳表达模式的全局分析
7个样本，各自特异表达基因的分析
2、基因的时空表达控制
类群趋势分析，k-mean聚类
3、基因共表达网络分析
4、基因表达调控与染色体的共线性
5、烘焙质量相关的基因的拷贝数以及同源基因
从以上五点来看，前4点都是整体调控模式的分析，第5点是目标基因组的讨论。因为这是一篇生物信息类的文章，所以没有试验验证的部分。

一、胚乳表达模式的全局分析

1、分析总表达基因数，以及表达基因在不同样本的分布、在ABD的分布（B，C图）。
2、样本特异表达基因在ABD的分布（C图）
大体来说，就是不同组织会特异表达不同的基因。比如，淀粉胚乳特异表达的基因主要富集在淀粉和糖类代谢。

二、基因的时空表达控制

1、使用k-mean将所有基因分为8个表达模式簇，然后使用盒形图将所有基因的模式表示出来（ 第8个是无差异的模式，所以没有表示出来 ）。
例如：第I个模式基因，就是在第一组样本（开花后10天的整个胚乳样本）特异高表达的。然后对不同表达模式蔟的基因的功能类型进行了讨论。

2、讨论triplets在不同聚类中的分布（在同一簇还是不同簇）；
Triplet的概念：由于普通小麦有三套基因组。所以对一般二倍体物种的单拷贝基因，在普通小麦就往往有三个拷贝，也就是A、B、D基因组各一个。文章的作者，将这样的三个基因组称为Triplet。也只是小麦才有Triplet的概念。

作者发现，在小麦基因组6575个Triplet家族中，只有28% 的表达模式是一样的（被分到一个模式聚类中）。说明大部分家族的三个基因组，他们表达的特性是不同的。例如，A基因可能在属于第I组，在早期（10天）高表达，而B、D基因可能属于第VII组，在晚期（30天）的淀粉高表达。但是，这种表达模式聚类分析也有不足。我们只能将基因按照表达模式来分类，无法知道模块内，基因和基因间的相互作用关系。

所以，下一步，作者又进行了基因共表达调控网络分析。

三、基因共表达网络分析

作者使用WGCNA的方法，将基因分为共表达模块。

利用这个方法，也是将基因按照表达模式更加精细的分为了25个模块。不同模块，也会富集特定组织高表达的基因。例如：糊粉层特异表达的模块，会富集能量代谢，维他命合成等。

在这些模块里处于网络核心位置（Hub gene）的基因，有很明显的基因偏好性（并非A、B、D基因组平均分布）。由于网络核心基因往往起到很重要的调控作用，所以这些基因对不同基因组的特异转录组表达调控，应该起到了很重要的调控作用。

四、基因表达调控与染色体的共线性

以上分析，主要说明虽然A、B、D的基因组在全局水平表达是平衡的，但在局部的确分工不同。例如作图蓝框的部分，这个基因只在D基因组中高表达。

五、烘焙质量相关的基因的拷贝数以及同源基因

一般转录调控类的文章，最终都需要回到对个别关键基因的讨论，Science文章也是如此。最后，作者主要围绕一些与烘焙特性相关的基因进行了讨论。

例如：高分子量谷蛋白（HMW-Glu）在A、B、D三个基因组表达并不平衡。如上图，这个基因家族的各个成员，在胚乳各个时期表达波动较大。而且D基因组的两个成员的表达量占了这个基因家族的表达量的2/3。其他两套A、B基因组的4个基因，大部分时候处于低表达状态。

小结：
1、这篇文章其研究的物种为6倍体小麦。由于小麦有A、B、D三套相似的亚基因组，所以分析这三套基因组在胚乳发育过程的中的分工与协作，是这篇文章的亮点；
2、由于存在多个组织、多个样本，所以利用共表达网络将复杂的数据整理在一起，成了此类多样本分析重要的策略。

更多基迪奥精彩原创文章，可继续关注我们网站动态发布，同时关注基迪奥微信~扫一扫添加基迪奥好友~随时随地关注行业动态！