大马士革茴香基因组为了解转座子驱动的基因组巨大化及性状进化提供了重要线索

《Nature Communications》：The Nigella damascena genome provides insights into transposable element-driven genomic gigantism and trait evolution

　　

摘要

在被子植物中，由转座元素主导的巨型基因组已多次出现。然而，转座元素在巨型基因组演化中的作用仍不明确。本研究通过祖先基因组大小重建、全基因组测序以及比较基因组和转录组分析，揭示了毛茛科植物中基因组巨化的过程、驱动因素及其后果。我们发现，Nigella damascena的巨型二倍体基因组（10.84 Gb，约为耧斗菜的35倍）是由约1.46 Gb的祖先基因组经过6000万年的持续转座元素积累而演化而来的。转座元素在基因区域的插入导致了具有超长内含子或编码序列发生改变的基因的产生，同时还产生了仅存在于Nigella中的由转座元素衍生的基因，这些基因共同占N. damascena基因组中蛋白质编码基因的约20%。转座元素介导的调控变化以及基因的重复/丢失很可能推动了N. damascena复杂花瓣、融合心皮以及特化次生代谢产物的演化。这些发现揭示了转座元素如何推动基因组巨化并塑造特化性状，从而加深了我们对基因组大小演化规律的理解。