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为探究苔藓基因组动态，研究人员分析小立碗藓基因组，发现其与种子植物基因组差异大，意义重大。
在植物的奇妙世界里，种子植物和无种子植物就像两个风格迥异的大家族。长久以来，科学家们对种子植物的基因组演化和动态变化了解得越来越多，它们就像是被逐渐解开面纱的神秘舞者，其基因组的许多奥秘都已被揭示。然而，无种子植物的基因组却如同隐藏在迷雾中的宝藏，充满了未知。苔藓作为无种子植物中种类繁多的一大类，虽然它们的基因组比开花植物更小且更稳定，但这种差异背后的基因组动态变化机制却一直不为人知。为了揭开这片迷雾，探索苔藓基因组的奥秘，来自瑞士苏黎世大学、美国康涅狄格大学、中国科学院等多个机构的研究人员开展了深入研究，相关成果发表在《Communications Biology》上。
研究人员主要运用了基因组测序与组装技术、比较基因组学分析技术等关键技术方法。在基因组测序与组装方面，对小立碗藓（Funaria hygrometrica）的两个不同采集地样本进行 DNA 提取，利用 Illumina、PacBio、Oxford Nanopore 等技术进行测序，并通过 Hi-C、Chicago 文库辅助组装，得到高质量的染色体规模基因组组装结果。在比较基因组学分析方面，将小立碗藓基因组与小立碗藓近缘种 Physcomitrium patens（P. patens）以及其他苔藓和种子植物基因组进行对比，分析基因组结构、基因内容变化等多个方面。
研究结果如下：
- F. hygrometrica 拥有 26 条假分子：研究人员成功组装出两个 F. hygrometrica 样本的基因组，得到 26 个大的支架，对应 26 条假分子，与之前的染色体计数结果相符，且相比之前的草稿基因组有显著提升。
- F. hygrometrica 与 P. patens 的假分子高度共线且同线：二者的基因组在染色体数量和结构上高度对应，同源染色体上的基因排列顺序相似，表明在至少 60 - 80 百万年的进化过程中，它们的核型保持稳定。
- F. hygrometrica 基因组基因密度更高但比 P. patens 小：F. hygrometrica 基因组比 P. patens 基因组小 160 - 200 Mbp，但基因数量略多，导致其基因密度几乎是 P. patens 的两倍。
- 基因组大小差异主要源于转座元件（TE）的扩张 / 收缩：P. patens 基因组因 TE 含量增加而更大，尤其是 Gypsy 元件，而 F. hygrometrica 中 Copia 和 Gypsy 元件的活性更平衡且整体水平较低。
- 物种特异性基因比例与种子植物相似：F. hygrometrica 和 P. patens 的物种特异性基因比例与种子植物相似，基因集差异主要通过基因的从头获得 / 丢失实现，而非基因家族的扩张 / 收缩。
- F. hygrometrica、P. patens 和其他苔藓的基因组比种子植物共线性更高：尽管经历了新的 LTR 插入和分化，苔藓基因组间的共线性仍显著高于种子植物，且 F. hygrometrica 的共线区域更短，这与其较小的基因组和较小的基因间区域有关。
- F. hygrometrica 和 P. patens 共享最近的全基因组复制事件：通过 Ks 分析和自同线性分析发现，二者共享两次全基因组复制事件，且这些事件发生在二者分化之前。
- F. hygrometrica 基因组缺乏 P. patens v6 特有的端粒重复序列：P. patens v6 部分端粒具有不寻常的（GGCCCA）n重复序列，而 F. hygrometrica 中未发现，却存在（CCCAGGG）n的不寻常重复模式。
- F. hygrometrica 的整体染色体结构与 P. patens 和其他苔藓相似：F. hygrometrica 的基因和重复序列在染色体上分布均匀，与其他苔藓基因组结构相似，且与种子植物的染色体结构差异明显。
研究结论和讨论部分指出，苔藓基因组在结构变异上可能比种子植物更慢，基因和转座元件在染色体上的分布也更为均匀。这一独特的基因组结构可能是苔藓基因组较小且更稳定的原因。虽然苔藓和种子植物基因组大小变化机制可能相似，都与 TE 元件的扩张 / 收缩有关，但苔藓基因组在结构上可能更稳定，这也许与苔藓单倍体基因组直接暴露突变给自然选择，以及高效的同源重组促进同源介导的修复有关。该研究为深入了解苔藓基因组动态提供了重要依据，也为进一步探索苔藓植物的遗传奥秘和进化历程奠定了坚实基础，同时也让我们对植物基因组的多样性和演化有了更全面的认识。
