摘要：2025年4月16日，浙江大学武亮教授团队联合中国农业科学院作物科学研究所贾继增研究员、河南农业大学王道文教授、河南科技学院茹振钢教授等团队，在国际知名期刊Plant Communications上在线发表了题为“Transposon elements dri

2025年4月16日，浙江大学武亮教授团队联合中国农业科学院作物科学研究所贾继增研究员、河南农业大学王道文教授、河南科技学院茹振钢教授等团队，在国际知名期刊 Plant Communications 上在线发表了题为“Transposon elements drive subgenomic divergence of homoeologous genes to shape wheat domestication and improvement”的学术论文。该研究以矮抗58高质量基因组为基础，通过比较基因组学、转录组学以及表观遗传学分析，揭示了转座元件（TE）通过驱动小麦亚基因组分化，促进小麦驯化与改良的调控机制。

六倍体小麦近85%的基因组由TE组成，尽管小麦的A、B和D三个亚基因组（Subgenome）在TE含量的总体水平上相近，但约有42%的TE家族在亚基因组间存在偏性分布。此外，约95%的基因与TEs共定位，这些多变的TEs可导致亚基因组间直系同源基因拷贝数变异（CNV）、结构变异（SV）、甲基化变异（MV）和表达变异（EV），极大地促进了亚基因组和同源基因的分化。研究还发现，在小麦基因组中，约50%的基因表现出拷贝数变异，且剩余的单拷贝亚基因组直系同源基因（Triads）中约80%的位点表现出表达或亚功能分化，包括驯化基因Btr1和Q，以及改良基因Ppd1和Rht1在内的多个已知基因（图1）。

图1. TEs介导小麦亚基因组同源基因分化

与二倍体相比，六倍体物种的亚基因组间同源基因表现出潜在的新功能化（neo-functionalization）或亚功能化（sub-functionalization），使多倍体成为天然的“杂合体（Heterozygote）”。这些同源基因类似于二倍体杂合子中的等位基因，因此也其称为“部分同源等位基因”（Homoeoallele）。与二倍体中的等位基因变异相比，多倍体中的优异变异聚合不仅涉及不同基因位点，还涵盖亚基因组内的部分同源基因。这种特性使得多倍体能够在关键时空阶段表达优良的部分同源等位基因单倍型（elite homoeologous haplotype, EHH），从而在长期自然和人工选择中发挥重要作用。总体而言，亚基因组间同源基因的分化通过增加功能基因多样性和表达可塑性，为多倍体带来了显著优势（图2）。

图2. 多倍体杂种优势可能的调控机制

研究工作由河南农业大学、中国农业科学院作物科学研究所、河南科技学院、西北农林科技大学、浙江大学等单位共同完成。贾继增、邓平川为论文共同第一作者，贾继增、茹振钢、王道文和武亮为共同通讯作者，默多克大学李承道院士、河南农业大学崔党群教授、西北农林科技大学吉万全教授等对研究工作提供了重要指导。研究受到国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、国家重点研发计划和浙江大学百人计划等项目的资助。

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来源：科学小大人