近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花遺傳改良團(tuán)隊(duì)發(fā)表相關(guān)研究論文，公布了棉屬中比四倍體棉花基因組更大的K2基因組，并對A2基因組和D5基因組進(jìn)行了升級，發(fā)現(xiàn)基因組特異的轉(zhuǎn)座子擴(kuò)增導(dǎo)致了基因組擴(kuò)張，通過比較三維基因組研究揭示了年輕的轉(zhuǎn)座子擴(kuò)增伴隨著棉屬特異的染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)形成。
 

　　棉花(Gossypium)家族成員眾多，含有大約52個種，共9種基因組類型，包括二倍體基因組A-G、K和四倍體AD。二倍體棉種染色體數(shù)目一致，但基因組大小差異達(dá)三倍以上，最大的二倍體基因組K比四倍體基因組AD更大。因此，棉花是研究基因組大小進(jìn)化的重要資源。該團(tuán)隊(duì)前期的研究表明，二倍體A和D基因組在多倍化形成四倍體AD基因組的過程中，伴隨著染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的重新組織，并對同源基因的表達(dá)調(diào)控產(chǎn)生影響，但對于轉(zhuǎn)座子活動與染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)進(jìn)化之間的關(guān)系知之甚少。
 

　　本研究利用Nanopore測序技術(shù)組裝了圓葉棉的基因組(K2)，組裝大小為2444 Mb；提升了亞洲棉(A2)和雷蒙德氏棉(D5)的基因組，組裝大小分別為1621 Mb和750 Mb。重復(fù)序列注釋表明K2基因組中重復(fù)序列占81%，A2占68%，D5占57%。相對于D5，K2和A2中棉種特異的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子擴(kuò)增是造成這三個基因組大小三倍變化的原因， 特別是Gypsy和DIRS類型，但轉(zhuǎn)座子擴(kuò)增對同源基因的位置關(guān)系影響較小。全長轉(zhuǎn)座子插入時間分析表明K2基因組中轉(zhuǎn)座子插入*為古老，A2基因組有更多年輕的轉(zhuǎn)座子。
 

　　結(jié)合染色質(zhì)互作數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)三個基因組中17%的共線性同源基因表現(xiàn)為A/B區(qū)室的染色質(zhì)狀態(tài)改變，這與活躍的轉(zhuǎn)座子擴(kuò)增相關(guān)。相對于D5基因組，在K2和A2基因組轉(zhuǎn)座子的擴(kuò)增伴隨著A區(qū)室(活躍)的基因增多。同時，大約60%的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)域(TAD)在三個基因組中發(fā)生了重新組織，特別是K2基因組不保守的TAD邊界存在特異的和年輕的轉(zhuǎn)座子插入?；谶@些結(jié)果，提出了三個棉種分化過程中，基因組擴(kuò)張-轉(zhuǎn)座子擴(kuò)增介導(dǎo)的A/B 區(qū)室轉(zhuǎn)換和TAD重組的進(jìn)化模型