异源四倍体鲤鱼胚胎发育中非编码功能元件的图谱揭示了亚基因组转录调控的差异

普通鲤（Cyprinus carpio）是一种重要的淡水物种，兼具观赏和水产养殖价值，同时也是研究异源四倍体化的关键鲤科模式生物。其两个在染色体上彼此分离的亚基因组表现出不同的基因表达谱，但其调控图谱如何在发育过程中控制基因表达动态仍不清楚。我们通过整合跨越12个发育阶段的转录组数据，以及染色质可及性图谱、转录起始位点和与基因调控相关的组蛋白翻译后修饰信息，构建了一套调控图谱。对254,276个发育调控元件（PADREs）进行亚基因组特异性注释和比较后发现，调控层面的亚基因组分化在早期发育阶段最为显著，并在系统发育型时期趋于收敛，这与同一阶段两个亚基因组之间表达模式的收敛相一致。这种动态主要由增强子驱动，而启动子则维持了更为稳定的亚基因组偏倚，从而将发育约束的“沙漏模型”扩展到异源四倍体亚基因组调控层面。亚基因组特异性增强子优先保留于亚基因组B，而亚基因组A在接近系统发育型阶段时转向同源复制基因增强子活性，表明两个亚基因组之间存在定向的调控分化。与斑马鱼的比较显示，这种模式与序列保守性高度一致，并且亚基因组B比亚基因组A保留了更多祖先性鲤科调控元件。这一发育调控图谱为研究脊椎动物第四轮基因组复制之后的顺式调控进化提供了基础性资源。

普通鲤（Cyprinus carpio）是兼具观赏和水产养殖价值的重要淡水物种，也是研究异源四倍体化的关键鲤科模式生物。其两个在染色体上彼此分离的亚基因组表现出不同的基因表达谱，但其调控图谱如何控制发育过程中的基因表达动态仍不清楚。我们通过整合12个发育阶段的转录组数据、染色质可及性图谱、转录起始位点以及与基因调控相关的组蛋白翻译后修饰，构建了一个调控图谱。对254,276个发育调控元件（PADREs）进行亚基因组特异性的注释与比较后发现，亚基因组间调控分化在早期发育阶段最为显著，随后向系统发育型期趋同，这与相同阶段两个亚基因组之间表达趋同的模式相呼应。这种动态主要由增强子驱动，而启动子则维持了更稳定的亚基因组偏向，从而将发育约束的“沙漏模型”扩展到了异源四倍体亚基因组调控层面。亚基因组特异性增强子优先保留于亚基因组B，而亚基因组A在系统发育型期附近则转向同源拷贝增强子活性，表明两个亚基因组之间存在定向的调控分化。与斑马鱼的比较显示，这种模式与序列保守性高度一致，并且亚基因组B比亚基因组A保留了更多祖先鲤科调控元件。该发育调控图谱为研究脊椎动物第四轮基因组复制之后顺式调控演化提供了基础性资源。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.22.733679v1?rss=1

🏷️ 异源四倍体 胚胎发育 非编码调控元件 亚基因组分化 增强子调控 顺式调控进化