转座元件动态驱动燕麦属着丝粒结构的快速进化

背景：近乎无缺口的高质量基因组组装的最新进展，使得对大型且高度重复的作物基因组中的着丝粒进行详细分析成为可能。在此，我们分析了六倍体燕麦（Avena sativa）及其四倍体（Avena insularis）和二倍体近缘种（Avena longiglumis, Avena atlantica 和 Avena eriantha）的着丝粒。结果：燕麦着丝粒主要由属于三个家族的逆转录转座子组成，即RLG_Ava、RLG_Cereba和RLG_Beth。对逆转录转座子种群的比较分析揭示了A、C和D亚基因组谱系之间着丝粒组成和结构的显著差异。我们识别了这些谱系中转座元件爆发的不同模式，包括逆转录转座子家族和亚家族的出现与丢失。此外，我们鉴定了燕麦着丝粒区域内的多次倒位，并追溯了燕麦属中的物种分化和多倍化事件。尽管它们具有密切的进化关系，我们的数据显示所研究的物种表现出着丝粒结构的快速和分化进化，例如通过新型卫星重复序列的扩散或不同逆转录转座子家族和亚家族的活动爆发。此外，我们发现RLG_Ava和RLG_Cereba逆转录转座子自禾本科出现以来一直共存，并可能竞争着丝粒“生态位”。结论：我们的比较分析提供了对燕麦属着丝粒进化的详细见解，并揭示了即使在亲缘关系密切的物种和不同倍性水平之间，着丝粒的组成和结构也可能存在巨大差异。我们的发现强调了对大基因组物种进行扩展分析的必要性，以提高我们对着丝粒进化的理解。