亚基因组表达优势是指多倍体显性亚基因组来源的基因对于同源基因总表达量贡献相对更大的现象。有研究发现该现象可能与植物的一些关键表型性状相关，因此在多倍体的环境适应中扮演着重要角色。然而，这一现象背后的表观遗传分子机制尚未得到充分研究，尤其是在多年生木本植物中。

核桃和核桃楸

核桃及其野生近缘种核桃楸是具有重要经济价值的木本植物，西北大学生命科学学院赵鹏教授团队前期的研究发现，二者均为经历过全基因组复制事件的古多倍体植物。

近日，该团队在Plant Physiology在线发表了题为“DNA methylation role in subgenome expression dominance ofJuglans regia and its wild relative J. mandshurica”的研究论文，探究了多年生木本植物核桃及核桃楸亚基因组表达优势的特征，并揭示了DNA甲基化修饰在其中扮演的重要角色。

该研究以核桃和核桃楸的叶片和青果皮为材料，利用高通量测序技术，明确了胡桃属两个物种亚基因组表达优势的特征，并探讨了其表观遗传基础。通过共线性分析，将两个物种的基因组划分为显性亚基因组（dominant subgenome, DS）和随从亚基因组（submissive subgenome, SS, 图1），功能富集分析显示DS特有基因可能在生物应激反应、病原体防御中起着关键作用，另外，偏向表达基因（biased expression genes, BEGs）主要与外界刺激响应有关，而非BEGs则可能与一些信号转导相关复合物的组成有关。

图1. 核桃和核桃楸的亚基因组信息

同源基因表达水平、DNA甲基化修饰水平、基因附近四大类型转座子密度、基因所对应前体mRNA发生的可变剪接事件进行联合分析，发现DNA甲基化修饰可能通过修饰LTR/TIR/non-TIR这三种类型的转座子、提高对应前体mRNA的可变剪接效率，从而导致同源基因对的偏向表达。该研究结果有助于了解多年生木本植物亚基因组表达优势的表观遗传学基础及环境适应性的分子基础。

西北大学生命科学学院师资博士后李梦迪为论文的第一作者，赵鹏教授为论文的通讯作者，课题组硕士研究生欧梦薇、何小舟等参与了这项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金面上项目（32070372，41471038），国家自然科学基金青年项目（32200295），中国博士后科学基金面上项目（2022MD723843），陕西省杰出青年基金项目（2023-JC-JQ-22），陕西省基础研究项目（22JHZ005），陕西省自然科学基金面上项目（2019JM-008）的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiad394