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杂种优势利用机理复杂,是提高作物产量的重要途径。小麦作为异源六倍体,基因组巨大,其杂种优势机理复杂,是小麦分子育种领域研究热点。本研究通过对小麦组蛋白去甲基酶(Histone demethylase,HDML)基因家族成员进行全基因组鉴定,挖掘产量杂种优势相关基因。组蛋白去甲基酶是生物生长过程的关键调节因子之一,在植物生长发育过程中发挥重要的调控机制。本研究通过对小麦现有基因组数据进行分析,共获得了46个HDML家族基因,命名为Ta HDML,根据保守域的不同分为Ta LSD和Ta JMJC两个亚族。按染色体编号排列为Ta LSD1～Ta LSD12、Ta JMJC1～Ta JMJC34。对46个Ta HDML家族基因进行系统生物信息学分析,发现HDML家族基因结构呈现出复杂多样性,外显子、内含子数量较多,多数基因超过7个外显子,1号染色体和6号染色体上Ta HDML家族基因排列位置呈现高同源性,其余染色体均存在Ta HDML基因分布。同源进化分析表明,小麦HDML基因与水稻、拟南芥高度同源,推测具有相似的生物学功能。通过Exp VIP-Wheat Browser(http://wheat-expression.com/)数据库中小麦生殖生长时期根、幼穗、叶和籽粒的表达量数据,以及强优势二系杂交小麦京麦6号(JM6)组合的转录组测序数据,从中筛选出幼穗和籽粒中高差异表达的18个Ta HDML家族基因。进一步以40个小麦不同优势类型杂交组合中超亲本表达的组合以及京麦6号、京麦21号杂交种为试材,对候选的18个高差异表达Ta HDML家族基因进行实时荧光定量PCR表达验证。结果表明,4个小麦Ta HDML家族基因在F1代超亲表达杂交种中表达量也显著高于双亲,表现出超亲表达模式。小麦原生质体亚细胞定位结果显示Ta JMJC23主要在细胞核中表达;Ta LSD7、Ta JMJC21和Ta JMJC25在细胞核、细胞质和细胞膜上都有表达,推测这些组蛋白去甲基化酶可能在细胞核中发挥着重要的组蛋白去甲基化调控功能,从而推测可能参与了二系杂交小麦产量杂种优势基因表达调控网络。