2023年10月16日，来自华中农业大学Maojun Wang，Xianlong Zhang和Lili Tu共同合作在《自然—遗传学》杂志上发表了标题为“Regulatory controls of duplicated gene expression during fiber development in allotetraploid cotton.”的重要工作进展。他们研究提出了异源四倍体棉花纤维发育过程中重复基因表达的调控动力学。解析了异源四倍体陆地棉两个亚基因组对纤维发育和品质形成的动态协同调控机制，阐释了亚基因组同源基因用于纤维品质改良的潜力，提出了基因组模块化的优质棉设计育种构想，创新了多倍体性状优势形成的调控理论和育种理念。
据介绍，多倍体使转录调控复杂化，并增加生物体的表型多样性。多倍体中的共同亚基因组之间基因表达的遗传调控动力学仍有待了解。
棉花纤维发育相关的36个模块及不同模块在不同发育时期的贡献
研究人员通过对376个基因组和2215个时间序列转录组的测序，记录了异源四倍体棉纤维发育的遗传调控。研究人员对1258个基因进行了表征，这些基因包括36个控制阶段性纤维发育的遗传模块，并揭示了控制其相对于亚基因组重复基因（同源性）的分区表达的遗传成分。只有大约30%的纤维品质相关同源性在品种中表现出表型上有利的等位基因聚集，这突出了亚基因组可加性在纤维改良中的潜力。研究人员设想了一种基因组育种策略，特别关注与纤维表型相关的48个有利等位基因，这些等位基因在驯化过程中经过纯化选择。
总之，这一工作描述了纤维发育过程中基因调控的动态，并强调了亚基因组协调支持多倍体植物表型的潜力。该研究阐明了亚基因组不对称选择的理论基础是来自于亚基因组优异基因型的不对称积累。其表现为性状相关调控位点仅有一个亚基因组出现优异基因型，或者尽管都存在但未同时被育种选择利用，从而导致亚基因组同源基因对性状形成的遗传贡献潜力未能最大化发掘。通过构建调控网络模块，训练模型对纤维品质进行预测，提出了亚基因组模块化的性状改良设计路线，为异源多倍体聚合重要调控模块开展性状设计育种提供了参考。
文章来源：
You, Jiaqi, Liu, Zhenping, Qi, Zhengyang, Ma, Yizan et al, Regulatory controls of duplicated gene expression during fiber development in allotetraploid cotton.DOI: 10.1038/s41588-023-01510-y. Nature Genetics：最新IF：41.307
