无处可藏：着丝粒结构对LTR逆转座子动态的影响

着丝粒结构能够决定转座元件在何处持续存在，但其对反转座子周转的影响仍然知之甚少。在此，我们检验一种染色体层面的“无处藏身”模型：在该模型中，整体着丝粒染色体由于着丝粒活性分散且染色质区室化程度较低，相较于单着丝粒染色体，能够提供的稳定、富含重复序列的避难所更少。我们结合了全基因组LTR反转座子注释、空间建模以及FISH，对来自禾本目、菟丝子属和黑药花科的40个整体着丝粒植物物种及其31个密切相关的单着丝粒近缘类群进行了分析。总体而言，LTR反转座子丰度以及Ty1-copia/Ty3-gypsy组成，主要由谱系历史和染色体大小解释，而非整体着丝粒性本身。相比之下，元件的持续存在与清除则表现出对着丝粒结构的依赖性。整体着丝粒基因组中的完整LTR反转座子更年轻，而且整体着丝粒染色体缺乏单着丝粒染色体中所观察到的、依赖于染色体大小的元件年龄空间聚集。Solo-LTR谱进一步揭示，整体着丝粒染色体中清除特征的空间聚集较弱，这与染色体范围内更均一的异位重组景观一致。对一对匹配的灯心草属—灯心草近缘属（Luzula-Juncus）材料进行的表观基因组分析表明，年轻元件可存在于着丝粒染色质中，而solo LTR则与更偏常染色质的环境相关。这些结果支持“无处藏身”模型，表明着丝粒结构并不塑造LTR反转座子的积累，而是影响其持续存在及清除效率。

着丝粒结构能够决定转座元件在何处持续存在，但其对反转座子周转的影响仍知之甚少。在本研究中，我们检验了一个染色体水平的“无处藏身”模型：在该模型中，整体着丝粒染色体由于着丝粒活性分布分散且染色质区室化程度降低，相较于单着丝粒染色体，能够提供的稳定、富含重复序列的避难所更少。我们结合了全基因组LTR反转座子注释、空间建模以及FISH，对来自禾本目、菟丝子属和黑药花科的40个整体着丝粒植物物种及31个密切相关的单着丝粒近缘种进行了分析。总体而言，LTR反转座子丰度及Ty1-copia/Ty3-gypsy组成主要由谱系历史和染色体大小解释，而非由整体着丝粒性本身决定。相比之下，元件的持续存在与清除则表现出对着丝粒结构的依赖性。整体着丝粒基因组中的完整LTR反转座子更年轻，而且整体着丝粒染色体缺乏单着丝粒染色体中所观察到的、依赖染色体大小的元件年龄空间聚类。Solo-LTR谱进一步揭示，整体着丝粒染色体中清除特征的空间聚类较弱，这与染色体范围内异位重组景观更均一的情况一致。对一对匹配的Luzula-Juncus物种进行的表观基因组分析表明，年轻元件可存在于着丝粒染色质中，而solo LTR则与更偏常染色质的环境相关。这些结果支持“无处藏身”模型，表明着丝粒结构并不塑造LTR反转座子的积累，而是影响其持续存在及清除效率。

感谢您关注并帮助传播bioRxiv上的研究成果。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.14.738416v1?rss=1

🏷️ 着丝粒结构 LTR逆转座子 转座子清除 植物基因组 染色体进化