Nucleic Acids Research | 植物系统发育蛋白质组揭示了自噬在结瘤共生中的作用！

比较功能基因组学为研究复杂性状的进化提供了一个强大的视角，通过测量和比较跨多个物种的大规模分子图谱，如转录组、表观基因组、蛋白质组（Nature Genetics | 多组学研究揭示番茄的果实性状和病原菌抗性的遗传基础；PNAS | 法国图卢兹大学研究揭示分散的免疫网络提供了植物定量抗病的稳健性！Molecular Plant | 拟南芥蛋白质组图谱的重塑及在发育和免疫中的共同调控！Nat. Commun. | 重磅！Francis Martin团队揭示菌根真菌共生特征趋同进化的分子机制！Francis Martin院士点评：专注菌根共生数十年，从蘑菇采摘到基因组处理）。一些比较转录组研究已经在不同的单细胞和多细胞物种系统发育中进行（The ISME Journal | 揭示防御假单胞菌定殖植物根部和入侵昆虫的转录组可塑性！Current Opinion in Plant Biology：植物共生生物的宿主专化转录组）。这些研究有助于推进我们对基因调控在复杂性状和物种特异性适应性进化中的作用的理解。由于蛋白质是细胞功能的主力军，跨物种的蛋白质组水平的比较分析可以提供重要的见解，了解基因组中编码的信息是如何转化为下游表型的。然而，跨多个生物背景下的蛋白质组剖析在技术上一直比测转录组更具挑战性和昂贵。质谱（MS）测序速度，色谱分离和样品制备的最新进展，能够高分辨率鉴定多种细胞类型和物种的蛋白质组。这些技术开辟了新的途径，可以超越转录组，并对蛋白质组图谱进行系统比较。

随着各物种功能基因组图谱的出现，一个并行的目标是开发计算方法来分析这些数据集，以揭示各物种在分子水平（如mRNA、蛋白质或染色质）上的保守和分化模式。在复杂的系统发育过程中，这种模式的识别可能是具有挑战性的，有大量的重复和损失。此外，由于在研究较少的物种中缺乏全面的功能注释，在已知生物过程和途径的背景下解释保守和分化模式可能是一个挑战。

近期，国际权威学术期刊Nucleic Acids Research发表了美国威斯康星大学麦迪逊分校Sushmita Roy团队的最新相关研究成果，题为A network-based comparative framework to study conservation and divergence of proteomes in plant phylogenies的研究论文。

在这篇文章中，科研人员提出了一个新的多物种蛋白质组数据集和计算流程，以系统地比较多个植物物种的蛋白质水平。从整体上看，科研人员发现蛋白质水平根据系统发育距离的不同而有所差异，但比mRNA水平更受限制。蛋白质组的模块级比较分析表明，高表达的蛋白质往往更保守。为了解释保守和分化的进化模式，科研人员开发了一种新型的基于网络的综合分析流程，结合公开的转录组数据集来定义共表达模块。科研人员的分析流程可以用来将蛋白质水平的变化与不同物种特异性表型性状联系起来。科研人员研究了根瘤菌-豆科植物共生（结瘤）过程（ISME | 英国牛津大学Philip S. Poole团队揭示根瘤菌工程化促进可持续农业发展；Science | 专家点评：豆科植物结瘤共生的特异性；PNAS | 英国牛津大学最新研究揭示根瘤菌从根际到共生的生活方式适应机制！Nature Commun. | 研究揭示植物茎-根长距离信号转导系统在结瘤共生中的调控机制！），通过四个基因集的模块分析：(i)参与根结瘤和共生的基因，(ii)参与根结瘤和固氮的基因，(iii)参与经常与结瘤有共同机制的菌根共生基因和(iv)在非菌根谱系中经常丢失的基因，支持了自噬在这种共生关联中的作用。

比较分析的总体方法

将系统发育距离与各物种间的全蛋白质组和mRNA相似性联系起来

蛋白质组水平的植物分析

进化特异性基因集与GO过程的关联

非负矩阵因子化(NMF)分析进化特异基因集的富集模式

基于网络扩散的与GO过程相关的进化特异性基因集

结瘤相关基因和过程的分析

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