【編者按】暑假是科研工作攻堅(jiān)克難、實(shí)現(xiàn)躍升的黃金時(shí)期，學(xué)校各研究團(tuán)隊(duì)正搶抓時(shí)間機(jī)遇，聚焦科技前沿，鉚足干勁潛心研究，力求取得更多創(chuàng)新突破，奮力跑出科研攻關(guān)暑期“加速度”，為學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)力。學(xué)校推出“暑期科研‘加速度’”系列報(bào)道，將實(shí)時(shí)呈現(xiàn)學(xué)校師生暑期聚力科技創(chuàng)新、推進(jìn)科研攀登躍升的昂揚(yáng)風(fēng)貌和豐碩成果，彰顯學(xué)校持續(xù)深化有組織科研，以科技創(chuàng)新支撐高質(zhì)量發(fā)展的新姿態(tài)、新進(jìn)展、新成效。敬請(qǐng)關(guān)注！
近日，農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院聯(lián)合廣西大學(xué)、崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在《自然通訊》（Nature Communications）發(fā)表了題為《轉(zhuǎn)座元件插入多態(tài)性的泛基因組分析揭示水稻耐寒性特征》（Pangenome analysis of transposable element insertion polymorphisms reveals features underlying cold tolerance in rice）的研究論文，創(chuàng)新性提出基于圖形泛基因組的 TIPs-GWAS（轉(zhuǎn)座子插入多態(tài)性全基因組關(guān)聯(lián)分析）策略，為作物適應(yīng)性性狀遺傳解析提供新方案。
轉(zhuǎn)座子（Transposable Elements）是驅(qū)動(dòng)基因組結(jié)構(gòu)變異的關(guān)鍵力量，深刻影響著植物的性狀變異與環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化。然而，由于其高度重復(fù)的特性，對(duì)轉(zhuǎn)座子插入多態(tài)性（TIPs）的高效精準(zhǔn)鑒定和遺傳效應(yīng)解析仍是分子育種領(lǐng)域的難點(diǎn)，其在作物耐冷性中的作用機(jī)制也缺乏系統(tǒng)性解析。隨著圖形泛基因組技術(shù)的發(fā)展，作物基因組研究正從單一參考轉(zhuǎn)向群體變異全景解析，也為轉(zhuǎn)座子的分子育種利用帶來(lái)新的契機(jī)。
研究聚焦于植物基因組中廣泛存在的轉(zhuǎn)座子插入多態(tài)性，通過(guò)構(gòu)建圖形泛基因組并結(jié)合多組學(xué)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)揭示了轉(zhuǎn)座子在冷脅迫響應(yīng)調(diào)控中的關(guān)鍵作用，尤其在基因表達(dá)調(diào)控和表觀(guān)遺傳重塑方面的影響。
研究以典型模式植物為對(duì)象，對(duì)10份具有溫度適應(yīng)多樣性的水稻材料進(jìn)行高質(zhì)量基因組組裝，并與已測(cè)序基因組整合，構(gòu)建了圖形泛基因組，繪制出覆蓋30316個(gè)多態(tài)性轉(zhuǎn)座子的TIP圖譜。進(jìn)一步結(jié)合冷脅迫處理下的轉(zhuǎn)錄組和ChIP-seq、BS-seq等表觀(guān)組數(shù)據(jù)，多態(tài)性轉(zhuǎn)座子通過(guò)調(diào)控H3K27me3/H3K9me2組蛋白修飾及DNA甲基化重塑基因表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，介導(dǎo)植物冷脅迫響應(yīng)。與傳統(tǒng)SNP-GWAS相比，TIPs-GWAS方法對(duì)冷耐受性狀的關(guān)聯(lián)信號(hào)檢測(cè)靈敏度顯著提升，研究團(tuán)隊(duì)成功定位到兩個(gè)關(guān)鍵耐冷基因（OsCACT和OsPTR），進(jìn)一步通過(guò)CRISPR-Cas9基因編輯（敲除和過(guò)表達(dá)）及生理生化分析等實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其功能，鄰近pTEs可能通過(guò)影響其表達(dá)水平或轉(zhuǎn)錄本結(jié)構(gòu)，顯著調(diào)控植株在低溫脅迫下的存活率。
該研究深化了對(duì)植物轉(zhuǎn)座子功能多樣性及其在環(huán)境適應(yīng)中作用的理解，證實(shí)了基于圖形泛基因組和TIPs-GWAS的研究框架在定位適應(yīng)性性狀基因和解析表觀(guān)調(diào)控機(jī)制方面展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。研究成果為利用轉(zhuǎn)座子多態(tài)性這一重要遺傳資源，驅(qū)動(dòng)作物復(fù)雜性狀（尤其是適應(yīng)性）遺傳改良提供了新的理論依據(jù)和豐富的候選靶點(diǎn)，具有廣闊農(nóng)業(yè)應(yīng)用前景。
西南大學(xué)為論文第一完成單位。西南大學(xué)博士研究生錢(qián)永清、廣西大學(xué)博士研究生周祖文和歐陽(yáng)田旻為該論文共同第一作者；西南大學(xué)油菜生物學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)宋佳明研究員、盧坤教授，廣西大學(xué)/崖州灣國(guó)家實(shí)驗(yàn)室陳玲玲教授，廣西大學(xué)羅繼景教授，為該論文共同通訊作者。李加納教授、劉列釗教授等參與指導(dǎo)了該項(xiàng)研究。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程、重慶市技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-62887-4
