東北師范大學PNAS遺傳學新文章

　　近日來自東北師范大學、威斯康星大學、華盛頓州立大學等機構的研究人員，在新研究中探討了異源多倍體化對于小麥染色體的影響。相關研究成果發表在2月11日的《美國科學院院刊》上。

　　來自東北師范大學的劉寶(Bao Liu)教授、威斯康星大學Jiming Jiang教授以及華盛頓州立大學的Diter von Wettstein教授為這篇論文的共同通訊作者。劉寶教授主要研究方向是高等植物遠緣雜交、異源多倍體基因組進化; 植物基因組學、表觀遺傳學和表觀基因組學;以及利用生物技術進行作物種質創新與遺傳改良。

　　多倍體是植物和一些動物進化的一個普遍現象。通過種間或屬間遠緣雜交，和雜交事件之前或之后的基因組加倍而形成異源多倍體的途徑是高等植物物種形成的主要方式之一。六倍體普通小麥(Triticum aestivum L.)是一種重要的國際糧食作物，它是通過異源多倍體化成功形成物種的一個典型例子。進化過程中先后發生了兩次異源多倍體化事件：一次導致了異源四倍體小麥(T. turgidum L.)形成，另一次導致了異源六倍體小麥(T. aestivum)形成。盡管研究人員對這一重要的作物開展了數十年的研究，對于最初異源多倍體小麥穩定、建立、累積至成功形成物種的機制仍然并不清楚。

　　為了了解異源多倍體化對于小麥的直接染色體影響，在這篇文章中研究人員詳細研究了人工合成異源六倍體小麥的染色體組成及跨代染色體變異。研究人員利用連續FISH、基因組原位雜交(GISH)及同源特異性焦磷酸測序，對來自16個株系，超過1000株植物的21對同源染色體進行了明確識別。研究人員發現全染色體非整倍性普遍發生在異源六倍體小麥早世代(從自交世代S1到>S20)，此時頻率存在高度差異(20–100%)。相比之下，其他類型的總結構變異還較少。其中包括了一種意外的隱蔽的非整倍性類型，其整倍體染色體數為2n = 42，但同時存在非同源性染色體的丟失及獲得。

　　在三個組成性亞基因組中，研究人員發現B亞基因組非整倍性最不穩定，其次是A亞基因組，近期發現的D亞基因組在大多數研究株系中大體穩定。21對同源染色體中染色體缺失和獲得并不相等。系譜分析表明沒有核型隨整倍體多代選擇而進行性穩定的證據。分析與生殖適應性直接相關的兩個性狀，表明盡管非整倍性普遍減小了花粉活力，非整倍性對于結實的負影響取決于非整倍性類型和合成線路。