年12月28日，瓦格宁根大学JanG.Schaart等人在PlantJournal杂志发表了题为“Exploringthealpha-gliadinlocus:the33-merpeptidewithsixoverlappingcoeliacdiseaseepitopesinTriticumaestivumisderivedfromasubgroupofAegilopstauschii”的研究论文，通过分析51份具有遗传多样性的粗山羊草α-醇溶蛋白N端序列和表达模式，证明了六倍体小麦中常见的乳糜泻致病性33肽来源于粗山羊草D基因组，筛选出的乳糜泻低*性粗山羊草材料可以用来合成和培育低*性的六倍体小麦。
一、背景六倍体小麦（Triticumaestivum）起源于硬粒小麦（AABB）和粗山羊草（DD）的杂交，但是D基因组的遗传变异远远少于A和B基因组，说明仅有少量粗山羊草参与杂交事件，D基因组存在很强的遗传瓶颈。一些研究也表明了粗山羊草的遗传多样性比较丰富，被区分为西部（伊朗、土耳其、高加索地区）和东部（中亚）两个亚群。这些研究都表明位于伊朗北部的里海南部和西南部的粗山羊草是六倍体小麦D基因组的主要来源。乳糜泻是人体自身性免疫疾病，由谷物中的面筋蛋白引起，表现为小肠慢性炎症引发多种症状。目前没有有效的治疗方法， 的途径是让这些食品不耐受人群食用无面筋食品（Gluten-freediet），而这需要完全排除食品中小麦等谷物的成分，这是非常难以实现的。α-，ω-和γ-醇溶蛋白是引发T细胞免疫疾病乳糜泻的重要免疫原，第6同源群染色体短臂上的Gli-2位点编码多个不同的α-醇溶蛋白，该位点也包含一些完整的假基因。一些研究表明不同小麦品种间α-醇溶蛋白编码基因的数目和种类不同，基因间和品种间的表达水平也存在差异。小麦种属间和品种间能引起T细胞免疫反应的蛋白序列变异十分丰富，其中一些α-醇溶蛋白因为包含有更多的乳糜泻抗原表位被认为更容易引起乳糜泻，D基因组编码的α-醇溶蛋白被认为具有 的乳糜泻致病性。这是因为大多数蛋白都存在至少一个DQ2抗原表位，包括glia-α1，glia-α2和glia-α3三种类型。一些Gli-D2位点编码的α-醇溶蛋白包含六个DQ2.5抗原表位重叠的33肽，具有非常强的乳糜泻致病性。此外，p31-43抗原表位存在于Gli-A2、Gli-B2和Gli-D2编码的α-醇溶蛋白中，也具有一定的乳糜泻致病性。目前的研究表明所有的六倍体小麦中D基因组编码的α-醇溶蛋白都含有乳糜泻抗原表位。通过粗山羊草和四倍体小麦的杂交和染色体加倍可以创制人工合成六倍体小麦材料，因此筛选出具有低免疫*性α-醇溶蛋白的粗山羊草材料对于合成和培育低乳糜泻*性的六倍体小麦非常重要。二、结果
1.α-醇溶蛋白RNA扩增子测序和转录本多样性分析
以51份具有代表性的粗山羊草和9份六倍体小麦、1份硬粒小麦作为研究材料，取发育中的籽粒提取RNA并扩增和测序α-醇溶蛋白转录本，测序是从3端开始直接进入重复结构域，而不是从5端开始先进入信号肽结构域，这可以实现在相似的测序深度下样本的可用reads增加了两倍且质量相同。以0.1%的reads作为不同转录本的表达阈值，六倍体小麦材料中平均每个材料表达66个不同的α-醇溶蛋白转录本，粗山羊材料平均表达36个。但是，对于以5%作为阈值的高表达量转录本来说，六倍体小麦和粗山羊草相似，分别为6个和5个。四倍体小麦仅拥有14个表达的α-醇溶蛋白转录本和4个高表达量转录本。在该研究中总共鉴定了个新的α-醇溶蛋白转录本，仅38个之前在四倍体小麦中报道过的转录本。在这个转录本中，27个是六倍体小麦和粗山羊草都有的，个转录本是六倍体小麦特有的，个是粗山羊草特有的。
2.α-醇溶蛋白表达模式分析层次聚类分析（图1）表明东部粗山羊草（groupII）和西部粗山羊草（groupIII）的α-醇溶蛋白表达模式存在明显差异，groupII内的粗山羊草材料表达模式较为相似，这是因为该亚群遗传多样性较差。groupIII内IIID和IIIE亚群α-醇溶蛋白的表达模式与六倍体小麦最为相似，特别是IIID亚群内的Ent-和Ent-两份材料，这与之前报道的IIID和IIIE亚群与六倍体小麦亲缘关系最近是一致的。图1不同材料α-醇溶蛋白表达模式3.α-醇溶蛋白乳糜泻抗原表位和33肽分析所有的粗山羊草材料都含有DQ2.5-Glia-α抗原表位（图2），但是一些材料中表达量 的α-醇溶蛋白（8-10%）不含该表位，且一些材料仅含有被认为*性最弱的DQ2.5-Glia-α3抗原表位，比如说groupIIB中的Ent-材料。包含六个DQ2.5抗原表位重叠的33肽在之前的研究中被认为是六倍体小麦D基因组所特有的，没有在粗山羊草中鉴定到。因为本研究所用粗山羊草材料具有极丰富的遗传多样性，因此在J2、J29和J三个转录本中鉴定到了33肽序列。13份粗山羊草材料具有J转录本（图1，以*表示），只有Ent-这份材料具有J2和J29转录本（图1，以**表示）。J2转录本是在Ent-和9份六倍体小麦中均鉴定到的，且表达量远远高于在六倍体小麦中鉴定到的其它含有33肽的转录本。这些结果表明六倍体小麦中的*性33肽在进化上来源于粗山羊草。图2不同材料DQ2.5-Glia-α抗原表位频率4.低乳糜泻*性粗山羊草材料筛选不同的α-醇溶蛋白乳糜泻抗原表位的组成和表达量不同。在六倍体小麦和粗山羊草中DQ2.5-Glia-α1a和DQ2.5-Glia-α3抗原表位出现频率（表达量） （图2），但是粗山羊草中这两个抗原表位表达量要远远低于所有六倍体小麦材料。Ent、Ent和Ent三份粗山羊草材料相比于其它材料DQ2.5-Glia-α抗原表位表达量是 的。因为p31-43抗原表位的出现和DQ2.5-Glia-α没有显著相关，进一步鉴定这三份材料p31-43抗原表位的表达量，发现这些材料很少甚至不表达p31-43抗原表位（图3），因此Ent、Ent和Ent三份粗山羊草材料可以为六倍体合成小麦的创制提供优异来源。图3不同材料p31-43抗原表位频率三、结论
之前的研究因未在粗山羊草中鉴定到编码乳糜泻强*性33肽的α-醇溶蛋白基因，认为33肽是六倍体小麦自身进化而来的所特有的*性肽。本研究利用遗传多样性极为丰富的粗山羊草材料，通过α-醇溶蛋白转录本测序证明了33肽来源于粗山羊草。所筛选的Ent、Ent和Ent三份粗山羊草材料可为六倍体合成小麦的创制和低乳糜泻*性小麦的培育提供优异材料源。
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