1B/1R易位下小麦A亚基因组三维染色质重塑与转录调控OA

1B/1R易位系小麦因兼具抗病性和产量稳定性而在育种中得到广泛应用,但其对非易位亚基因组三维染色质结构及转录调控的影响仍缺乏系统认识。本研究以1B/1R易位系品种宛麦270及其不含1B/1R易位片段的近等基因系为试验材料,综合利用Hi-C技术、转录组测序及qRT-PCR,从三维基因组层面系统解析1B/1R易位背景下小麦A亚基因组染色质空间结构的重塑特征及其与基因表达调控之间的关系。在A亚基因组中鉴定到大量A/B区室状态转换区段,且整体以B→A转换为主,但区室重排在不同染色体间呈现明显的非均一分布特征。为验证区室转换与基因表达变化之间的关联性,对位于区室转换区段内的20个差异表达基因进行qRT-PCR分析。结果表明,A→B转换区段内基因在宛麦270中的表达量整体低于其近等基因系,而B→A转换区段内基因则整体表现为表达量升高,其表达量变化与区室状态转换趋势一致。亚区室分析显示,宛麦270在A亚基因组整体上表现为A1/A2亚区室比例降低、B1/B2亚区室比例升高,其中1A和3A染色体的亚区室重构最为显著。经TAD(拓扑关联结构域)分析,两种材料在A亚基因组尺度上维持相对稳定的TAD结构框架,但在部分染色体局部区域中,宛麦270出现了TAD合并和边界重组现象。通过进一步结合转录组分析,A/B区室转换区段内富集了大量差异表达基因,这些基因主要涉及染色质组织、DNA复制、碳水化合物代谢及氨基酸代谢等功能过程。经GO、KEGG及GSEA分析,宛麦270的转录差异并非表现为基础代谢通路的整体激活,而更多体现为特定通路内基因的精细化调控。综上,1B/1R易位在保持A亚基因组整体三维结构稳定的同时,引发了区室、亚区室及局部TAD层级的空间重塑,并通过改变基因所处的空间调控环境影响其转录响应。