转座子动态驱动燕麦属着丝粒结构的快速进化

背景：最近，近乎无间隙的高质量基因组组装方面的进展，使得对大型且高度重复的作物基因组中着丝粒的详细分析成为可能。在这里，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。对逆转录转座子群体的比较分析揭示了 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。我们鉴定了这些谱系不同的转座子爆发特征，包括逆转录转座子家族和亚家族的兴起与丢失。此外，我们在燕麦（Avena sativa）的着丝粒区域内鉴定了多个倒位，并追溯了燕麦属中的物种分化和多倍化事件。尽管亲缘关系很近，我们的数据显示所研究的物种表现出着丝粒结构的快速且分歧的进化，例如通过新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性爆发。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，并揭示了即使在密切相关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很大差异。我们的发现强调需要对大型基因组物种进行扩展分析，以提高我们对着丝粒进化的理解。