CGM第591期：利用剂量敏感基因演化轨迹探寻植物早期祖先基因组加倍事件

被子植物作为陆地生态系统中最成功的植物类群，其起源与早期辐射是否由其最近共同祖先（MRCA）阶段的全基因组加倍（WGD）事件驱动，是植物进化基因组学中亟待在累积证据框架下加以厘定的核心科学问题。传统检测手段在解析如此古老的多倍化时存在明显短板：基于同义替换率（Ks）的方法受序列饱和和分子钟校准偏差困扰；基于基因组共线性（synteny）的推断在数亿年的演化中，基因组内部古老共线性痕迹几乎被完全抹除，加之不同后代类群抹除速率不一，叠加LORe效应（古同源拷贝在某些谱系中延迟分化），这些传统方法既可能漏检真实的WGD（假阴性），也可能把一次加倍错判成多次（假阳性）。这些局限性意味着既往研究对被子植物祖先WGD的推断容易因依赖单一证据链而放大假阳性；我们发展不依赖Ks和synteny的独立策略，正是为了在远古尺度上降低这种误判风险。

我们及大量前人的研究发现，WGD后基因的保留受剂量平衡约束调控：拷贝间表达越平衡、蛋白互作网络越复杂的基因，越倾向于长期保留；而表达偏倚的拷贝则更容易积累变异并走向非功能化。这提示剂量敏感基因的保留模式受WGD驱动而具有系统性规律，可作为追溯古老WGD的独立证据。相反，剂量不敏感基因的拷贝数变化更易受类群特异性单基因或小规模重复事件导致的家族扩张或收缩等无关因素干扰，若不加以区分，它们会成为混淆因素并导致假阳性。因此，将剂量敏感基因单独发展为检测标记，既能捕获真实的WGD印记，又能排除这类噪声，从而减少对单一传统方法的依赖。基于此，我们将剂量敏感基因发展为检测远古多倍化的演化标记，整合被子植物、裸子植物及非种子植物的基因组数据，对直系同源基因家族进行剂量敏感性分级，并开展基因树-物种树调和、跨物种拷贝数分析及概率保留模型检验。结果显示，无油樟和马兜铃等早期分支被子植物中仅存在对应种子植物祖先（ζ）的古老加倍信号，而缺乏支持被子植物祖先（ε）额外WGD的基因重复峰；拷贝数相关性与似然比检验均表明，在现有证据权重下，双WGD模型并不比单WGD模型更优，且假设被子植物存在WGD的保留率极低并伴随假阳性风险。综上，我们确立了剂量敏感基因作为解析远古多倍化事件的有效分子标记，也为厘清种子植物与被子植物起源阶段的基因组加倍历史提供了独立于传统Ks与synteny分析的新证据，建立了以剂量平衡原理为基础、以跨物种拷贝数演化为依据的远古WGD信号解析框架。这一框架将古老多倍化的推断从单一确定性检测转向多源证据下的概率推断，有助于在累积证据的基础上更新我们对早期被子植物演化的认识。