近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所棉花分子遺傳改良創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了棉花著絲粒的進(jìn)化研究，開(kāi)發(fā)出鑒定著絲粒的新方法，闡明了棉花著絲粒的快速進(jìn)化機(jī)制，揭示了姊妹種抗逆性狀分化的分子機(jī)制。該研究為植物的著絲粒進(jìn)化研究提供了參考，為棉花的進(jìn)化和抗逆遺傳改良提供了資源。相關(guān)研究成果發(fā)表在《BMC生物學(xué)（BMC Biology）》上。
據(jù)團(tuán)隊(duì)首席李付廣研究員介紹，著絲粒是連接一對(duì)姐妹染色單體的特化DNA序列，它能夠保證染色體在分裂的細(xì)胞中精確傳遞。著絲粒由高度復(fù)雜的重復(fù)序列構(gòu)成，在基于短讀長(zhǎng)組裝的基因組中序列質(zhì)量不高，嚴(yán)重限制了人們對(duì)著絲粒功能和進(jìn)化的認(rèn)識(shí)。該研究基于納米孔的單分子實(shí)時(shí)電信號(hào)測(cè)序技術(shù)(ONT)長(zhǎng)讀長(zhǎng)序列，組裝獲得了瑟伯氏棉和戴維遜棉高質(zhì)量的參考基因組序列。利用Hi-C熱圖開(kāi)發(fā)出鑒定著絲粒的新方法，成功鑒定棉花的著絲粒序列。通過(guò)共線性分析發(fā)現(xiàn)，著絲粒鄰近區(qū)在不同棉種的同源染色體間保持良好的線性關(guān)系，而著絲粒區(qū)未見(jiàn)明顯的共線性，說(shuō)明著絲粒進(jìn)化速度更快。進(jìn)一步研究分析發(fā)現(xiàn)，種間同源染色體的著絲粒序列高度分化，所包含的轉(zhuǎn)座子活性顯著高于非著絲粒區(qū)的，闡明了著絲粒的快速進(jìn)化機(jī)制。此外，研究還揭示了棉屬姊妹種間的抗逆型分化的潛在分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)水楊酸信號(hào)通路在瑟伯氏棉與雷蒙德氏棉抗病分化中具有重要作用。脫落酸信號(hào)通路、乙烯合成通路基因的差異表達(dá)可能導(dǎo)致了戴維遜棉與雷蒙德氏棉的耐鹽能力分化。
該研究得到了國(guó)家自然基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目和重大項(xiàng)目的資助。（通訊員 梁冰）
原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12915-021-01041-0
