《Science | 花粉管尖端生长缺陷导致新多倍体不育》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-03-13
  • 2024年3月1日,苏黎世联邦理工学院的研究人员在Science发表题为Defective pollen tube tip growth induces neo-polyploid infertility的文章。

    基因组复制(产生多倍体)是真核生物进化的新引擎,也是一种很有前途的作物改良工具。然而,新形成的多倍体通常具有较低的生育能力。

    本文报道了拟南芥新多倍体花粉管尖端生长的严重育性缺陷。新形成的多倍体砂甲花粉管生长缓慢,解剖和生理异常,经常过早破裂,基因表达改变。这些表型在进化的多倍体中恢复。研究人员还发现,在自然四倍体中,两个尖端生长基因的配子体(花粉管)基因型与四倍体的花粉管性能密切相关。该研究工作确定了花粉管尖端生长是新多倍体植物的重要生育挑战,并为自然进化的多基因解决方案提供了见解。



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    • 编译者:李康音
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    • 2024年3月27日,哈德逊阿尔法生物技术研究所等机构的研究人员在Nature 在线发表题为The complex polyploid genome architecture of sugarcane的文章。 甘蔗(S. officinarum),以吨数计算是世界上收获最多的作物,已经塑造了全球历史、贸易和地缘政治,并目前负责全球80%的糖生产。虽然传统的甘蔗育种方法有效地培育出了适应新环境和病原体的栽培品种,但糖产量的提高最近已经停滞不前。产量增长停滞可能是由于育种种群内遗传多样性有限、育种周期长以及其基因组的复杂性所致,后者阻碍了育种者利用最近基因组测序的爆发,这对许多其他作物都有好处。因此,现代甘蔗杂交品种是最后一种没有参考质量基因组的主要作物。 该研究通过为R570生成多倍体参考基因组迈出了向前推进甘蔗生物技术的重要一步,R570是一种典型的现代栽培品种,是由驯化种(甘蔗)和野生种(野生甘蔗)之间的种间杂交得到的。与现有的R570单倍型表示相比,作者的87亿碱基组装结果包含了这个多倍体基因组中大约12个染色体拷贝的完整DNA序列。利用这个高度连续的基因组组装,研究人员填补了以前未定位的R570物理遗传图中的一个空白,描述了潜在的单拷贝Bru1抗褐锈病基因座的可能原因。这个多倍体基因组组装与基因组结构和分子靶点的精细描述将有助于加速甘蔗的分子和转基因育种,以及适应未来环境条件。
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    • 编译者:丁倩
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    • MicroRNAs (miRNAs)在植物生殖中起重要作用。然而,关于同源四倍体水稻microRNAome分析的研究相当有限。此处在二倍体和多倍体水稻花粉发育时采用高通量测序技术分析microRNAomes。与二倍体水稻相比,同源四倍体水稻中共检测出172种差异表达的miRNAs(DEM),57种miRNAs在同源四倍体水稻中特异性表达。在这172种DEM中,115种miRNAs上调,61种miRNAs下调。上调DEM的靶基因本体分析表明,它们富集在减数分裂前间期的膜运输、减数分裂繁殖和单小孢子阶段的核苷酸结合中。osa-miR5788和osa-miR1432-5p_R+1在减数分裂中上调,它们的靶基因揭示了减数分裂相关基因的相互作用,它们可能参与染色体行为相关的基因调控。在同源四倍体水稻的花粉发育中发现了丰富的与转座因子相关的24 nt siRNA,但是它们在二倍体水稻中的含量明显下降,这表明24 nt siRNA在花粉发育中可能发挥作用。对于多倍体在花粉发育中对小分子RNA表达模式的影响并导致同源四倍体水稻花粉不育,这些发现提供了认识的基础。