综述：植物驯化中的顺式调控动态

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综述：植物驯化中的顺式调控动态

《TRENDS IN Genetics》：Cis-regulatory dynamics in plant domestication

【字体：大中小】 时间：2025年03月27日 来源：TRENDS IN Genetics 13.6

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　　这篇综述深入探讨了顺式调控元件（CREs）在植物驯化中的关键作用，揭示了CREs如何通过调控细胞身份变化和驯化综合征（domestication syndromes）塑造栽培植物的表型。文章系统梳理了野生与栽培物种间CREs遗传变异的来源（如de novo演化或祖先元件突变），并指出当前研究的挑战（如大效应位点偏好性、复杂遗传架构）。作者强调，结合比较基因组学、基因编辑（如CRISPR）和单细胞技术将推动该领域突破。

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顺式调控元件（CREs）与植物驯化的生物学关联

植物驯化过程中，顺式调控元件（cis-regulatory elements, CREs）通过调控基因表达模式的变化，驱动了表型适应性演化。研究表明，CREs的变异（如增强子或启动子突变）可改变下游靶基因的时空表达，进而影响器官大小、开花时间等驯化相关性状。例如，番茄CLV3基因的CRE变异导致果实腔室数增加，成为现代栽培番茄的标志特征。

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野生与栽培物种的CRE变异机制

野生和栽培植物间的CRE差异主要源于两类途径：一是de novo新元件的演化，二是祖先CREs的功能性突变。玉米驯化中，tb1基因上游的转座子插入创建了新的抑制性CRE，导致侧枝生长受限。然而，这些变异的相对贡献度仍存争议，部分源于驯化性状的多基因调控背景。

研究挑战与技术突破

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当前CRE研究面临三大瓶颈：1）传统QTL定位偏向大效应位点，忽略微效CREs；2）驯化性状的遗传架构复杂，涉及上位性互作；3）表观基因组背景差异干扰因果推断。新兴单细胞ATAC-seq技术可解析CRE活性的细胞异质性，而基于CRISPR-Cas9的饱和诱变（如饱和靶向突变体库）正加速CRE功能验证。