普通小麦是全球种植范围最广的谷物，具有广泛的环境适应性，这被归因于三套适应不同环境基因组的融合。尽管基因序列相对保守，三套亚基因组的基因间区高度分化，那么，亚基因组如何实现调控的协同与分化呢？

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所薛勇彪研究组、复旦大学张一婧研究组和中国科学院分子植物科学卓越创新中心/南方科技大学郎曌博研究组通过刻画189个转录因子的全基因组结合模式，揭示小麦转录因子的结合位点在全基因组曾经发生多轮扩张。进一步对调控图谱开展进化分析，发现这些扩张与特定转座子（TE）家族的扩张密切相关。因而亚基因组特异TE家族扩张贡献于亚基因组的调控分化。但是，高度分化的基因间区如何介导亚基因组协同调控呢？研究发现亚基因组协同的转录因子结合位点，大多只在一个亚基因组中由TE贡献。这样不平衡的TE插入为何伴随平衡的转录因子结合？推测小麦基因组曾发生活跃的TE爆发和蜕化，导致很多TE蜕化，不再具有经典的TE结构。于是设计了统计检验策略，在全基因组水平鉴定基因附近蜕化的TE。结果发现三个亚基因组经历了不平衡的TE蜕化（asymmetric TE decay），而内部转录因子结合位点在亚基因组之间高度保守，受到平行选择（parallel evolution of TFBS）。追溯这些TE的类型和爆发时间，发现亚基因共同祖先中一个特定TE家族（RLG_famc1.4）的古老扩张（约500万年前），贡献于普通小麦大量转录因子的协同调控。结合转录组数据，发现这些转录因子平衡结合的靶基因在亚基因组间趋向于平衡表达。

　　综上，通过整合普通小麦转录因子结合图谱并开发降解TE的检测方案，发现500万年前古老的TE扩张和亚基因组分化后新兴的TE扩张对普通小麦亚基因组协同和分化调控的不同贡献，展示了转座子池的可塑性如何影响多倍体调控的可塑性（下图）。

　　该研究成果2022年11月14日在线发表在Nature Communications（DOI：10.1038/s41467-022-34290-w）。复旦大学张一婧研究员、中国科学院遗传与发育生物学研究所薛勇彪研究员、中国科学院分子植物科学卓越创新中心/南方科技大学郎曌博研究员为论文的共同通讯作者。中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士生张郁芸、李子娟博士、博士生刘津易、中国科学院遗传与发育生物学研究所张玉娥副研究员为论文的共同第一作者。南京农业大学张文利教授和中国科学院遗传与发育生物学研究所童依平研究员合作参与本项工作。本项目得到中国科学院战略先导项目，国家自然科学基金优秀青年科学基金项目，以及创新研究群体项目的资助。

图：转座子（TE）扩张对普通小麦亚基因组协同和分化调控的影响模式图