揭示同源转座子维持普通小麦多倍体亚基因组高级结构稳定性

（2021.1.13 中国科学院）

2021年1月8日，Genome Biology在线发表中国科学院分子植物科学卓越创新中心张一婧研究组与河南农业大学、中国农业科学院和河南科技学院合作完成的题为Homology-mediated inter-chromosomal interactions in hexaploid wheat lead to specific subgenome territories following polyploidization and introgression的论文，通过解析矮抗58三维基因组揭示同源转座子参与维持普通小麦多倍体亚基因组高级结构稳定性。

染色体组多倍化是推动植物演化的重要因素，是物种形成的主要途径之一。在全球广泛种植的普通小麦（Triticum aestivum， 2n=6x=42， AABBDD）是经过两次多倍化事件形成的异源六倍体，含有三个相近但不完全相同的亚基因组（A、B、D）。A、B、D亚基因组在细胞中相对独立，减数分裂配对仅限于来自同一亚基因组的染色体伴侣，不同亚基因组的同源染色体间一般不会发生配对。迄今为止，对亚基因组间和亚基因组内不同染色体之间互作机制的探索少有报道。

百农矮抗58（AK58，河南科技学院教授茹振钢培育成功的小麦优良品种）具有高产稳产、耐逆抗病、适应性广等特点，其选育及应用获得2013年度国家科技进步一等奖。2015年以来，河南农业大学、中国农科院作物科学研究所与河南科技学院联合开展了AK58的基因组测序与分析，基因组序列已在国内提前释放。该论文为AK58系列文章之一。

研究通过分析染色质空间结构，发现AK58不同亚基因组的染色质在细胞中相对独立，亚基因组内部染色体之间的互作远大于亚基因组间染色体的互作。结合基因组序列比较，发现亚基因组内部染色体间的互作与亚基因组偏好转座子的存在密切相关，表明亚基因组特异性的转座子介导了亚基因组内部染色体间的高级结构互作。1BL/1RS易位染色体内部互作明显，但1RS与小麦其他染色体的互作显著降低，这或与其特殊的转座子构成密切相关。该研究揭示了特异转座子参与维持多倍体亚基因组的稳定性及外源渗入染色体片段的独立性，以及特异转座子在稳定多倍体亚基因组过程中的重要作用。不同的比对参数会获得完全不同的结论，设置合适的比对参数对研究结果较为重要，并提示分析过程中可利用参数对结果的影响揭示深层的分子机理。

分子植物卓越中心研究員张一婧、中国农业科学院研究员贾继增和赵光耀、河南农业大学教授王道文、河南科技学院教授茹振钢为论文的共同通讯作者。贾继增及博士生谢忆琳、程静菲、孔垂正为论文的共同第一作者。河南农业大学教授崔党群、河南科技学院教授胡铁柱合作参与研究工作。研究工作得到国家重点研发计划、国家“2011”计划河南省粮食作物协同创新中心建设资金及中科院战略性先导科技专项的资助。