CGM第436期：转座子介导棉族复杂折叠胚胎形成的机制研究

植物种子及其周围结构提供的营养维持了人类文明的延续与发展。植物种子胚胎是营养的储存器，展现出丰富的结构多样性，反映了植物在演化过程中对环境适应的策略。棉花（锦葵科植物）作为全球最重要的经济作物之一，具有复杂折叠的叶轴型胚胎，一般情况下，其子叶通过多层折叠完全包裹胚轴和胚根。与锦葵科近缘物种木槿相比，棉花显然经历了种子胚胎形态革新，从简单折叠胚演变成复杂折叠胚类型，这种复杂折叠胚胎被认为是被子植物中发育最完全、最复杂胚胎类型。胚胎复杂折叠不仅能够保护胚根和胚轴，而且种子变大，能在有限种子空间内包裹最多的子叶从而提升储存营养资源的容量。同时，这一结构还与种子萌发、休眠及对环境的适应性密切相关。然而，棉花复杂折叠胚胎的发育过程及其背后的分子机制尚未被研究。近年来，植物基因组学取得了一系列重要进展，推动了功能基因组学研究以及复杂性状的解析。然而，基因组的准确与完整解析，尤其是复杂的转座子序列及其生物学功能，尚需深入研究与探讨。本研究通过解析首个端粒到端粒的二倍体棉花基因组完整序列图谱，揭示了转座子入侵导致棉花独特的着丝粒结构类型及表观图谱。通过深入挖掘功能性转座子，发现由三个新分子（miR2947-DNA转座子MuTC01-加倍基因LEC2b）组成的三级小RNA调控机制，从而阐明了棉花复杂折叠胚胎形成的分子调控与演化机制。