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近日,農(nóng)業(yè)與食品科學學院劉慶坡教授與美國加州大學歐文分校生態(tài)與進化生物學系Brandon S. Gaut教授研究團隊在玉米基因組進化機制研究方面取得重要進展,研究成果以“The genome-wide dynamics of purging during selfing in maize”為題在《Nature Plants》(2018年期刊影響因子13.297)上發(fā)表。劉慶坡和Brandon S. Gaut為通訊作者。
研究團隊利用11個地方品種的六個世代的自交系,探究了自交過程中玉米全基因組遺傳清除的動態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn),在玉米自交過程中,雜合的有害單核苷酸多態(tài)性位點更易從基因組中丟失。在高重組率的染色體序列區(qū)域,重組可導致與連鎖的變異位點的解偶聯(lián)以增加選擇效率,進而致使dSNPs丟失的速率更快。但是,玉米在自交過程中,其雜合度減少的實際速率(35~40%/代)要慢于預期(50%/代),這可能反映出基因組中普遍存在著聯(lián)合超顯性。研究還發(fā)現(xiàn),隨著自交代數(shù)的增加,3個玉米地方種(MR01、MR08和MR18)的基因組由于大量轉(zhuǎn)座元件和染色體鈕被清除而顯著減小;這些品種在短短幾個世代內(nèi)平均減少了398 Mb的基因組序列,這相當于每個品種丟失了3個擬南芥基因組。對于那些含有更多轉(zhuǎn)座元件和染色體鈕的大基因組玉米品系來說,其發(fā)生基因組序列丟失的可能性越大。
在進化過程中,動植物基因組普遍會在一定世代內(nèi)發(fā)生快速變化,但是導致其改變的原因卻不盡相同。自交和異交線蟲的基因組大小差異主要是由于相近比例的基因和轉(zhuǎn)座因子的丟失造成。而玉米基因組序列的丟失,可能是其生殖方式由異花授粉轉(zhuǎn)為自交帶來的潛在后果。該研究對于深入理解植物基因組進化,尤其植物自交過程中有害變異和重復序列等基因組序列選擇性清除的內(nèi)在機理等具有一定意義。
《Nature Plants》(中文名《自然-植物》,ISSN 2055-026X;eISSN 2055-0278)為國際著名學術(shù)期刊,是世界頂尖學術(shù)權(quán)威期刊《Nature》的子刊之一,專注于發(fā)表植物學基礎和應用研究領域的各種原創(chuàng)科研成果,以及有關人類與植物界相互關系的研究。
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