除了体细胞突变之外，人们通常认为一个生物体的遗传组成在其个体的所有细胞中保持恒定。然而，越来越多的证据表明，程序性DNA删除（Programmed DNA Elimination，即特定细胞谱系会丢失DNA片段或整条染色体）广泛存在于真核生物中，并与基因沉默、生殖系分化、基因组防御和性别决定等多种细胞过程相关。但是目前有关其分子机制在绝大多数类群中仍大量未知。
2026年9月29日，Journal of Genetics and Genomics在线发表原生动物学团队高凤教授课题组题为“Transcriptional reprogramming and epigenetic regulation in Paramecium caudatum: a new model for studying extreme germline DNA elimination”的研究论文。该研究以目前已知DNA删除程度最为极端的真核生物尾草履虫（Paramecium caudatum）为模式——其体细胞核发育过程中会删除超过98%的生殖系基因组DNA，构建了尾草履虫近染色体水平的高质量体细胞大核基因组，系统解析了其有性生殖过程中15个生活史阶段的转录组动态，并揭示了组蛋白甲基转移酶Ezl1和Ezl3在DNA删除中的功能分化，为理解极端DNA删除的分子机制提供了新模型。
研究团队采用PacBio HiFi长读长测序与Illumina短读长测序相结合的策略，获得了尾草履虫高质量、近染色体级别的大核基因组，其大小为32.7 Mb，包含59条完整染色体，预测21,693个蛋白编码基因；基因组极为紧凑，具有超短非翻译区、短内含子和大量重叠基因。随后，研究团队系统分析了15个生活史阶段的转录组，鉴定出8260个发育调控基因，并形成10个共表达类群，表明尾草履虫在交配、减数分裂、受精、体细胞核发育和细胞分裂等阶段经历了大规模转录重编程。通过与近缘种第四双小核草履虫（Paramecium tetraurelia）比较分析发现，核心DNA删除机制在纤毛虫中具有一定保守性，但大量发育调控基因的表达模式发生了明显分化，部分基因甚至是尾草履虫所特有，提示这些基因在极端DNA删除过程中可能具有重要功能。
进一步研究发现，抑制性组蛋白修饰H3K9me3和H3K27me3在尾草履虫中呈现独特的核内动态，并由两个甲基转移酶Ezl1和Ezl3分工完成：Ezl1主要影响母代体细胞核和发育中体细胞核的标记，Ezl3则主要影响生殖系小核中的标记；两者的单独沉默或者共同沉默都会导致DNA序列的删除异常。这一发现揭示，尾草履虫中Ezl1和Ezl3通过核区室特异性的功能分工，实现了对组蛋白甲基化的精细调控，可能是对超过98%生殖系DNA删除这一极端过程的适应性演化。
尾草履虫高质量基因组与发育转录组揭示极端程序性DNA删除的分子机制
综上所述，该研究不仅提供了尾草履虫高质量基因组和不同发育阶段表达谱数据，也揭示了极端DNA删除过程中转录重编程和表观遗传机制的功能分化，为研究转座子沉默、基因组稳定性及表观遗传机制演化提供了独特的模型。未来，随着生殖系基因组的完整组装和更多功能基因的实验验证，有望进一步揭示这一极端DNA删除过程的分子机制，并为理解真核生物基因组演化提供新的启示。
中国海洋大学毕业生高云衣博士，博士研究生王瑞和俞越尔为该论文共同第一作者。高凤教授为通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金、山东省青年泰山学者计划等项目资助。
引用本文：Yunyi Gao, Rui Wang, Yueer Yu, Naomi A. Stover, Feng Gao. (2026). Transcriptional reprogramming and epigenetic regulation in Paramecium caudatum: a new model for studying extreme germline DNA elimination. Journal of Genetics and Genomics.
DOI: 10.1016/j.jgg.2026.09.011
本文第一作者（从左到右）：王瑞、高云衣、俞越尔
