东北师范大学PNAS遗传学新文章

　　近日来自东北师范大学、威斯康星大学、华盛顿州立大学等机构的研究人员，在新研究中探讨了异源多倍体化对于小麦染色体的影响。相关研究成果发表在2月11日的《美国科学院院刊》上。

　　来自东北师范大学的刘宝(Bao Liu)教授、威斯康星大学Jiming Jiang教授以及华盛顿州立大学的Diter von Wettstein教授为这篇论文的共同通讯作者。刘宝教授主要研究方向是高等植物远缘杂交、异源多倍体基因组进化; 植物基因组学、表观遗传学和表观基因组学;以及利用生物技术进行作物种质创新与遗传改良。

　　多倍体是植物和一些动物进化的一个普遍现象。通过种间或属间远缘杂交，和杂交事件之前或之后的基因组加倍而形成异源多倍体的途径是高等植物物种形成的主要方式之一。六倍体普通小麦(Triticum aestivum L.)是一种重要的国际粮食作物，它是通过异源多倍体化成功形成物种的一个典型例子。进化过程中先后发生了两次异源多倍体化事件：一次导致了异源四倍体小麦(T. turgidum L.)形成，另一次导致了异源六倍体小麦(T. aestivum)形成。尽管研究人员对这一重要的作物开展了数十年的研究，对于最初异源多倍体小麦稳定、建立、累积至成功形成物种的机制仍然并不清楚。

　　为了了解异源多倍体化对于小麦的直接染色体影响，在这篇文章中研究人员详细研究了人工合成异源六倍体小麦的染色体组成及跨代染色体变异。研究人员利用连续FISH、基因组原位杂交(GISH)及同源特异性焦磷酸测序，对来自16个株系，超过1000株植物的21对同源染色体进行了明确识别。研究人员发现全染色体非整倍性普遍发生在异源六倍体小麦早世代(从自交世代S1到>S20)，此时频率存在高度差异(20–100%)。相比之下，其他类型的总结构变异还较少。其中包括了一种意外的隐蔽的非整倍性类型，其整倍体染色体数为2n = 42，但同时存在非同源性染色体的丢失及获得。

　　在三个组成性亚基因组中，研究人员发现B亚基因组非整倍性最不稳定，其次是A亚基因组，近期发现的D亚基因组在大多数研究株系中大体稳定。21对同源染色体中染色体缺失和获得并不相等。系谱分析表明没有核型随整倍体多代选择而进行性稳定的证据。分析与生殖适应性直接相关的两个性状，表明尽管非整倍性普遍减小了花粉活力，非整倍性对于结实的负影响取决于非整倍性类型和合成线路。