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转座子(Transposable elements,TEs)是真核生物基因组的主要组成部分,也是遗传变异的重要来源。然而,不同物种间,同一物种的不同群体、不同个体、甚至不同细胞间,转座子的数量往往都存在显著的差异。因此,“转座子数量之谜”(TE abundance enigma)是一个虽然基础但更本质的生物学问题,能够为理解转座子的作用提供关键视角和理论框架。
近日,中国科学院植物研究所郭亚龙研究团队受邀撰写长篇综述,全面总结归纳了驱动“转座子数量之谜”的多种因素,且对未来的研究方向进行了深入地思考,为转座子的研究提供了新的视角和新的方向。
该综述首先阐述了转座子的转座具有“双刃剑”属性,既能促进适应性进化,也能对宿主产生有害影响。基于转座子在基因组上的分布,群体中的频谱,以及适合度分布3个方面的证据表明其有害性。其次,该综述重点强调了遗传漂变、群体历史、转座速率、重组率、连锁选择和“搭便车”效应对转座子数量变化的影响。在此基础上,综述进一步总结了遗传、表观和环境因素如何调控转座子的沉默与激活,最终导致其数量差异。最后,该综述将视角聚焦至能够逃脱宿主抑制、重激活的转座子,这些转座子被称为活跃性转座子(active TEs),活跃性转座子也是转座子数量差异最主要的贡献者之一,综述系统地总结了活跃性转座子的特点,并深入探讨了其鉴定方法以及未来的应用潜力。
该综述围绕“为什么不同物种、群体或个体的转座子数量有差异”这一核心问题,以模式植物拟南芥为主线,与其他代表性物种(水稻、果蝇和人类等)进行比较,从群体遗传、遗传调控、表观修饰、环境响应和活跃性转座子等多个维度,系统解析了“转座子数量之谜”的形成机制,既具有模式生物研究的深度,又体现出跨物种归纳的广度,为转座子相关研究提供了新的视角和方向。
该成果于3月19日在线发表于国际学术期刊Trends in Genetics。植物所博士研究生杨龙龙为该论文的第一作者,郭亚龙研究员为通讯作者,硕士研究生李屹和助理研究员牛小敏也参与了该工作。该工作得到了国家自然科学基金与国家重点研发计划项目资助。
文章链接:https://doi.org/10.1016/j.tig.2025.12.007
“转座子数量之谜”。A. 转座子的有害性和有益性;B. 决定转座子最终命运的群体过程;C. 转座子转座的调控因素;D. 活跃性转座子的表征、鉴定方法以及应用。
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