CGM第456期：染色体倒位给基因的串联重复摁下“暂停键”

姜黄属以其药用和食用价值而闻名，其根茎中富含具有抗癌、抗炎、抗氧化作用的活性化合物，吸引了广泛关注。该属植物的染色体基数多变，多倍化现象普遍（从2X到15X），暗示其存在大量的基因组结构变异。基于这一背景，我们解析了三种姜黄属植物（姜黄、女王郁金、姜荷花）的高质量单倍型基因组，鉴定了物种间、物种内单倍型之间、物种内群体间的染色体倒位。这些倒位区域内的基因表现出显著的特点：基因表达水平普遍低于其他区域，并伴随更高的进化速率和转座子含量，暗示倒位经历了放松的进化约束。群体基因组学分析发现倒位抑制重组、积累有害突变，并含有更少的受选择位点，进一步证明了“姜黄属植物中的倒位经历了放松的进化约束”的推测。分析发现，倒位区域内的萜类基因会失去功能，成为假基因，而倒位外的TPS基因则保留了正常的催化活性，仍可合成对植物具有重要生态和适应意义的萜类化合物。这种通过染色体倒位实现的基因“生死平衡”的机制有效调控了TPS基因的数量和功能，从而间接影响了姜黄属植物中的萜类化合物的含量。这一研究不仅为姜黄属植物的功能基因组学研究提供了重要参考，也为其他经济植物中对于基因组结构变异如何影响次生代谢途径的研究开辟了新路径。