杂交与全基因组加倍协同驱动黄瓜热适应性转录重编程的机制研究

本研究通过实验重建的异源四倍体黄瓜(C. × hytivus, 2n=4x=38)及其二倍体种间杂交祖先，解析了杂交(heterosis)与全基因组加倍(WGD)对环境胁迫下多倍体形成的协同贡献。发现杂交主导热应激转录可塑性，WGD稳定适应性表型，为气候韧性作物开发提供合成生物学新策略。

　　

通过实验重建的异源四倍体黄瓜物种(Cucumis × hytivus, 2n=4^x=38)及其二倍体种间杂交祖先(异源二倍体, 2n=2^x=19)，研究团队成功解耦了杂交(hybridization)与全基因组加倍(whole-genome duplication, WGD)在环境胁迫下对多倍体形成的独立与协同贡献。与亲本相比，C. × hytivus和异源二倍体均表现出卓越的耐热性——具有显著更高的半致死温度(semi-lethal temperature)和增强的生理适应能力。

虽然异源二倍体和异源四倍体保留了持续差异的转录组特征（如WGCNA模块），但对15,680对同源基因对(homoeologous gene pairs)在热胁迫(45°C)与对照条件(28°C)下的比较分析揭示了保守的热响应转录可塑性(transcriptional plasticity)。这表明C. × hytivus增强的耐热性主要源于种间杂交后的主导效应。

该研究通过实验重建多倍体基因组，揭示了异源多倍体适应的机制基础：杂交在胁迫下启动关键转录与生理优势，后续的WGD则稳定这些适应特征并促成完整表型的实现。这项工作不仅解耦了种间杂交与WGD的作用机制，更为开发气候韧性作物(climate-resilient crops)提供了合成生物学(synthetic biology)新路径。