CGM第491期：利用进化约束解析与玉米物种形成和驯化相关的调控序列

进化约束是生命体进化过程中的限制和约束条件，是自然界进化的“基本规则”，在遗传上体现为不同物种间功能性序列的保守性现象。通过比较基因组学手段，已有大量研究挖掘了生物进化过程中趋同选择的保守基因，且越来越多的证据表明，进化约束同样广泛作用于非编码调控区，通过选择特定的调控序列，实现对物种适应性性状的精细调控。然而，目前大多数调控序列的进化约束研究集中于灵长类等高等动物中，在植物领域的研究仍相对滞后。本研究构建了玉米B73自交系12个组织的ATAC-seq数据，鉴定到80365个染色质开放区（accessible chromatin regions, ACRs）。通过与禾本科34个物种高质量基因组的比较，发现玉米的ACRs明显的加速进化，导致约1/3的ACRs为玉米基因组特有（图1）。这些调控序列所靶向的基因功能显著富集在花器官发育等生物过程，且具有更高的组织表达特异性和更近的基因形成时间，暗示这些调控序列及基因可能参与了玉米物种特有的表型建成。

进一步，通过与高质量的栽培与野生玉米基因组比较，作者鉴定到856个和玉米驯化相关的ACRs（栽培玉米中保守而野生玉米中缺失），这些驯化相关的ACRs绝大部分位于远离基因的非编码区、富集转座子序列、其靶标的基因在大刍草与玉米之间有更高的差异表达比例。此外，作者也探究了ACRs在维持玉米亚基因组优势以及控制重要农艺性状方面发挥的重要作用。本研究建立了一套利用进化约束鉴定作物驯化重要调控序列的方法，并为后续的玉米遗传位点挖掘和分子育种提供了候选位点。