转座子插入谱解析揭示甜橙无性繁殖育种史：六大家族转座子驱动栽培品种分化

为解决甜橙(Citrus sinensis)栽培品种遗传多样性形成机制不明的问题，Clemson University等机构通过比较11个甜橙基因组组装，鉴定出CiMULE2等6个高活性转座子(TE)家族，建立NGS插入位点(IL)扫描流程（精度>95%），发现这些TE通过影响发育基因和激素通路驱动品种分化，首次构建了基于TE标记的甜橙系统发育树，揭示其500年育种史中三次主要传播事件，为果树无性系育种提供新见解。论文发表于《Plant Communications》。

　　

甜橙作为全球最重要的柑橘品种之一，其丰富的栽培多样性主要源于芽变（体细胞突变）选择。然而，这种无性繁殖作物的遗传变异机制长期存在两大谜团：一是缺乏能够准确区分栽培品种的分子标记，二是对转座子(TE)在品种形成中的作用认知有限。传统研究多依赖SNP或结构变异分析，但难以解释甜橙快速分化的现象。更棘手的是，短读长测序(NGS)数据因TE序列高度重复性，导致插入位点检测精度不足。这些瓶颈使得甜橙育种史重建和关键性状形成机制研究进展缓慢。

为破解这些难题，克莱姆森大学联合广东省农业科学院等机构的研究团队开展了一项突破性研究。他们发现，转座子可能是解开甜橙育种史的关键钥匙——这些"跳跃基因"既能作为天然突变源，又可成为品种特异性标记。但挑战在于：如何从海量重复序列中精准捕捉活性TE家族？如何利用常规NGS数据实现高精度TE插入扫描？这些问题的解决将彻底改变我们对果树无性系育种的认识。

研究团队首先通过比较11个甜橙长读长基因组组装，鉴定出34个潜在活性TE家族，其中CiMULE2等6个DNA转座子和CiGYPSY1反转座子家族在甜橙中呈现爆发式活跃（较亲本活性提升最高达8,974倍）。针对NGS数据TE检测难题，团队创新开发了等位基因感知扫描流程：通过特异性掩蔽参考基因组中TE成员，将重复序列转化为独特标记；结合分裂映射读段和异常配对读段双重验证，使插入位点(IL)检测精度达95%以上。该技术突破使得利用常规测序数据开展大规模TE研究成为可能。

在127个甜橙品种的分析中，研究揭示了三大关键发现：

高活性转座子指纹图谱
CiMULE2单独产生2,596个新插入位点，占全部甜橙特异性IL的53.5%。这些TE插入形成独特的分子指纹：每个栽培品种平均携带38.2个新IL，其中CiMULE2和CiGYPSY1等贡献了所有8个主要品种群（包括脐橙、血橙等）的特异性标签标记。令人惊叹的是，仅CiMULE2就能区分99%的甜橙种质资源，为品种鉴定提供了前所未有的精准工具。

500年育种史重建
通过1,150个TE插入位点构建的系统发育树，研究首次描绘出甜橙的三次重大传播事件：原始甜橙（如湖南UKXC）首先分化；约1470-1533年间现代甜橙共同祖先在中国扩散形成地方品种群；1635年后"葡萄牙橙"传入欧洲，衍生出脐橙等国际品种。值得注意的是，TE标记揭示部分国内"柳橙"实际是地中海品种的回流，纠正了传统分类错误。

转座子驱动的品种形成机制
2,775个基因相关插入中，355个基因被独立插入多次（富集达5.1×10⁴
倍），显著影响发育和激素通路。典型案例包括：血橙CsUFGT基因3'-UTR的CiMULE1插入提升花青素合成；冰糖橙CsNCED1（ABA合成关键基因）5'-UTR插入与果实着色相关；Valencia品种CsGID1（赤霉素受体）启动子插入改变激素响应。这些发现将TE活动与重要农艺性状直接关联。

研究还发现转座子活性呈现动态演化特征：原始甜橙中TE基本沉默，但在现代品种中CiMULE2活性提升20倍；同一品种群内（如80年历史的锦橙）CiMULE3活性三年内增长3倍。这种"突变加速"现象提示人工选择可能主动保留了高突变率株系，挑战了传统育种认知。

这项发表于《Plant Communications》的研究具有多重意义：首次建立TE标记的无性系作物育种史研究范式；开发的等位基因感知扫描技术为重复序列分析设立新标准；鉴定的标签标记和候选基因为分子育种提供直接靶点。更重要的是，研究揭示转座子不仅是基因组的"寄生虫"，更是作物快速适应人类选择的进化加速器，这一发现将为未来设计"可控突变"育种策略奠定理论基础。