华中农业大学联合发布全球首个油菜泛转座子图谱

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来源：

Advanced Science

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//agri.nais.net.cn/topic/downloadFile/d2690a8b-2035-43cd-af50-df5a23518498

来源地址：

https://doi.org/10.1002/advs.202512036

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2025-12-08

摘要：

2025年12月8日，华中农业大学联合崖州湾国家实验室等多单位在Advanced Science（IF5Y=15.6）杂志线发表题为 “A pan-TE map reveals the important role of transposable elements in gene expression and phenotypic diversity in 2,311 rapeseed accessions”的研究论文。该研究通过整合14个生态型代表性的油菜高质量基因组与来自全球2,311份油菜种质资源的大规模多组学数据，从基因组非编码区域的角度全面系统解析了油菜转座子的组成、分布和变异规律，构建了全球首张油菜“泛转座子图谱”（pan-TE map），并深入揭示了转座子在调控基因表达、驱动表型变异及促进育种改良中的核心作用，为油菜分子设计育种提供了全新资源体系和理论基础。油菜是世界重要的油料作物，在我国粮油安全战略中具有不可替代的地位。作为一个约 7,500 年前由白菜与甘蓝自然杂交形成的异源四倍体物种，它在长期驯化和育种过程中形成了冬性、半冬性与春性等不同生态类型，并在产量、品质和抗性方面经历了持续改良。在油菜这样复杂的基因组结构中，转座子占据了 56%–62% 的序列，被视为植物基因组中最活跃、最具多样性的遗传因素之一。曾长期被认为是“基因组暗物质”甚至“垃圾 DNA”的转座子，近年来被越来越多研究证明其在基因调控、染色质重塑、生物进化及农艺性状形成中发挥关键作用。然而，油菜中规模化、系统性转座子多态性图谱一直缺乏，限制了人们从更深层次理解油菜遗传变异来源及其重要功能。为此，研究团队基于14个具有代表性的油菜基因组，构建了含丰富结构变异信息的泛基因组参考框架，并系统鉴定了超过826万个转座子。通过基于序列相似性对这些转座子进行聚类，研究者构建了包含1.5万余个家族的泛转座子文库，并将其用于分析来自全球2,311 份油菜种质资源的重测序数据，最终构建了精确至单个位点水平的泛转座子插入图谱。分析表明，约85% 的油菜转座子在全群体中呈现一致的插入状态，只有约15%显示多态性且大多为低频变异，这表明油菜基因组在演化过程中维持了较高结构稳定性，而那部分有限但关键的可变转座子则可能与生态适应性和性状分化密切相关。在解析转座子功能时，研究团队结合群体转录组、DNA 甲基化、ATAC-seq 等多组学数据，揭示了转座子对油菜基因表达的广泛影响。结果显示，含有插入的基因通常会受到不同程度的表达调控，其中许多可变转座子与邻近基因的表达显著相关。通过大规模 eQTL 分析共鉴定出86.7万个与基因表达变化显著关联的转座子位点，影响4.2万个基因的表达水平，其中大部分作用于近距离的顺式调控区域，说明转座子在基因表达网络中具有普遍存在，且发挥着广泛深入的调控功能。进一步分析表明，具有增强子活性的转座子数量约为具有沉默子活性的转座子的两倍，表明可变转座子不仅会干扰基因功能，还常常以“增强子”的方式促进基因表达，进一步塑造和丰富了油菜表型的多样性。