摘要：

物种分化与环境适应不仅受到线性DNA序列变异影响，基因组在细胞核中的三维折叠方式也可能参与基因调控和适应性性状的演化。然而，三维基因组结构如何在宏观演化尺度上发生改变，以及这种变化与物种分化和生态适应之间存在何种联系，仍缺乏系统研究。2026年4月24日，四川大学王婧团队在Nature Ecology & Evolution发表题为“Dynamic reorganization of three-dimensional genome architecture during Populus diversification”的研究论文（doi: 10.1038/s41559-026-03069-3），系统解析了杨属物种分化过程中三维基因组架构的演化规律。研究团队构建了11个具有系统发育代表性的杨属物种高分辨率Hi-C图谱，并整合RNA-seq、ATAC-seq、WGBS和群体重测序数据开展比较分析。结果显示，A/B区室整体比例较为稳定，A区室具有基因密度高、表达活跃、DNA甲基化低和染色质可及性高等特征，并富集核心基因和保守非编码序列；但约34.9%的同源区域发生区室转换，且转换区域更易富集结构变异和转座元件，并伴随表达及表观修饰变化。相比之下，TAD表现出更强的演化动态性，不同物种间仅约30.21%~44.32%的TAD保持保守，且保守比例随物种分化加深而下降。TAD边界富集核心基因和保守元件，具有较高表达、较低甲基化和较强染色质可及性，提示其受到较强功能约束；分化TAD内部则更易积累结构变异和转座元件，说明线性结构变异可能是推动三维染色质重塑的重要因素。研究还在热休克转录因子HSFA2的3′ UTR中鉴定到一个约76 bp的固定InDel。PCR、双荧光素酶和热胁迫实验表明，该变异可影响HSFA2调控活性，并与不同杨属分支的热响应差异相关。该研究揭示了杨属三维基因组“整体框架相对稳定、局部结构持续重塑”的演化特征，为理解线性变异、三维染色质组织与生态适应之间的关系提供了新框架。

 

推荐人：张帆,吕雪梅