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  • 中国农业科学院蔬菜花卉所蔬菜分子企图育种团队了解作物基因组多倍化演化新机制

    作者:admin发表时间:2023-10-21

      主题指挥:不日,中国农业科学院蔬菜花卉商讨所蔬菜分子希图育种团队始末合成十字花科异源四倍体,领悟了多倍体亚基因组优势的首创模式,否定了此前磋商人员对“转座子驱动多倍体亚基因组优势酿成”的已有了解,相干结果以“The lack of negative association between TE load and subgenome dominance in synthesized Brassica allotetraploids” 为题揭晓在国际知名期刊《PNAS》(IF: 11.1)上。……(世界食品网-

      全基因组更加是植物物种进化和性状演化的要紧技巧和重要激动力之一。它或许转移基因组构成、推广遗传万种性、变革基因剂量和功能,使植物在面对生物、非生物箝制或同类逐鹿时更具优势,对物种错落、各类性的酿成,以及作物的驯化均具有危急功勋。多倍化在农业范围具有仓促行使价值,可用于创造新作物资源、举行作物品质抗性改进等方面。

      亚基因组优势是植物基因组多倍化演化经过中的一个危险的特征局面,即一个亚基因组在多倍化基因组中霸占优势因素,展现为更强的基因表白和更少的基因损失。亚基因组优势是塑造基因组布局、鞭策新性状和效力进化等的告急动力,是以领会其形成机制从来是生物学范畴的热点标题。之前的接头发现,优势亚基因组多发挥出更低的转座子品貌和甲基化水准,指示亚基因组优势的形成或者与转座子序列在亚基因组间的分歧化散布干系。是以咨询人员认为,具有高品貌转座子的亚基因组其高水平的转座子含量和甲基化妆扮导致了基因表明的遏制,从而裁夺了亚基因组优势的造成。

      不过,转座子的不同性分散与亚基因组优势的形成,是一个规范的“先有鸡还是先有蛋”的问题:是甲基化转座子驱动亚基因组优势的造成,如故亚基因组优势导致亚基因组之间的转座子不同化补偿和漫衍?对现有的古多倍化植物的研究很难回答这一问题,而资历人工合成赢得的多倍体植物编制如猴面花和黄瓜的案例中,也未能解开两者之间的先后联系相闭。

      本磋商采用的亲本质料“白菜和甘蓝”同属于十字花科芸薹属,在一千多万年前笼络经历了一次异源三倍化 (古多倍化)。始末,将白菜和甘蓝举行远源杂交,保持胚赈济要领,取得了F1植株,并欺骗秋水仙素越发造成了异源四倍体(新多倍化),并自交了8代。在该商议的原料体系中,同时生活着古多倍化的三套亚基因组,以及新多倍化呈现的两套亚基因组,组成了精湛的比较联系。

      资历对亲本和四倍体子弟相连的转录组与甲基化测序解析,发此刻新合成四倍体中古多倍化的三套亚基因组维系着亚基因组优势光景,并且转座子密度和甲基化水准与古多倍化的亚基因组优势得意呈负关系。而在新多倍体的两套亚基因组之间,假使甘蓝亚基因组(CC)的转座子密度彰彰高于白菜亚基因组(AA),但白菜亚基因组相周旋甘蓝亚基因组没有表现出基因表示优势,即不生计转座子密度与亚基因组优势的负合联情景。

      进一步发觉亲本和合成四倍体中的甘蓝基因组的甲基化水准也高于白菜基因组,但合成四倍体中两个亚基因组之间的甲基化和基因表示水准却没有昭着的干系干系,提示亲本基因组中甲基化转座子对基因表明的压抑听命生活不同。此外,对白菜和甘蓝自然杂交酿成的四倍体油菜的明白毕竟与人工合成四倍体相通。这些终究有力地证实,转座子含量和甲基化区别不是多倍体亚基因组优势酿成的决议条款。

      综上所述,本商议抵赖了此前对转座子与亚基因组优势干系的认识。亲本基因组始末多倍化团结后,很只怕连续以嵌合基因组的伎俩各自觉挥转录调控影响,直至大范围的染色体重排(从头二倍体化);亚基因组优势造成的决意性驱动力也许与差异基因组之间的基因转录成就差别关系。这一后果为深远理会亚基因组优势的造成机制指清楚新的宗旨,对相识植物多倍化演化和创立多倍体新作物种质等具有急急兴味。

      中原农业科学院蔬菜花卉讨论所蔬菜分子谋划育种更始团队的副磋商员张亢、博士生张令奎和硕士毕业生崔轶男为该论文的团结第一作者,程锋商酌员、王晓武咨询员和美国加州大学伯克利分校的Michael Freeling师长为该论文的联络通讯作者,武剑接头员、中原农科院农业基因组所的阮珏商量员、蔬菜分子策动育种团队的多名磋议生到场了该就业。本筹商博得了蔬菜生物育种世界沉心尝试室、国家自然科学基金、华夏农业科学院科技改革工程项目以及农业屯子部园艺作物生物学与遗传改观主旨测验室的赞成。

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