转座元件通过可遗传表观遗传变异驱动狐尾粟驯化表型演化

《Nature Communications》：Transposable element polymorphisms underlie epigenetic variation and phenotypic diversification during foxtail millet domestication

摘要

转座元件（TEs）能够引发基因组变异，但它们如何影响表观遗传景观以及如何在作物驯化过程中促进表型多样性仍不明确。在这项研究中，我们发现与转座元件相关的遗传变异能够驱动可遗传的表观遗传变化，这些变化正是狐尾粟（Setaria italica）关键驯化特征的根源。狐尾粟是中国最早被驯化的谷物之一。通过对60个野生和驯化种质的DNA甲基化组进行分析，我们发现了76,815个因转座元件插入而发生差异甲基化的区域。这些表观基因组变异有助于识别与种子爆裂、分枝和生长习性相关的转座元件。功能分析表明，在多效基因SiGW3 5′非编码区（UTR）中，两个DNA/PIF-Harbinger元件的插入会调节其表达，并影响植物的结构、穗形和籽粒大小。我们的研究结果表明，自然存在的转座元件多态性能够产生可遗传的表观遗传变异，从而在作物驯化过程中推动表型演化，这对作物改良具有重要的意义。