《玉米B染色体的序列揭示了其驱动机制和进化过程》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: 王晶静
  • 发布时间:2021-06-15
  • 在成千上万的植物和动物基因组中,B染色体是一个谜一样的元素,尽管它们不是必需的,但却存在于种群中。他们规避了孟德尔遗传定律,但这种行为背后的分子机制仍然未知。本文介绍了玉米B染色体的序列、注释和分析,为深入了解其驱动机制提供了依据。该序列的组装揭示了其驱动机制中涉及顺式和反式功能的元件的详细位置,包括在花粉第二次有丝分裂时的不分离(nondisjunction)和含有B染色体的精核优先与卵细胞受精。我们在125.9 Mb的B染色体序列中注释出758个蛋白质编码基因,其中至少有88个基因表达。我们的研究结果表明,B染色体的转座元件与标准A染色体组共享,但多行证据未能检测到A染色体的共线性基因区域,表明其起源较远。当前的基因含量是A染色体补体持续转移的结果,经过一段较长的进化时间,随后出现退化,但选择保持这条非重要的染色体。

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    • 编译者:李康音
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    • 2024年5月29日,宾夕法尼亚州立大学的研究人员在 Nature 期刊发表了题为The complete sequence and comparative analysis of ape sex chromosomes的文章。 猿类拥有两条性染色体--雄性特有的 Y 染色体和雌雄均有的 X 染色体。Y 染色体对雄性繁殖至关重要,缺失与不育有关。X 染色体对生殖和认知至关重要。类人猿交配模式和大脑功能的差异表明,它们的性染色体也存在相应的差异。然而,由于猿类性染色体的重复性和参考组装的不完整性,猿类性染色体的研究一直具有挑战性。 该研究使用为端粒到端粒(T2T)人类基因组开发的方法,为五种类人猿(倭黑猩猩(Pan paniscus)、黑猩猩(Pan troglodytes)、西低地大猩猩(Goror)、黑猩猩(Pan paniscus)和黑猩猩(Pan troglodytes))制作了X和Y染色体的无间隙装配、 西部低地大猩猩(Gorilla gorilla gorilla)、婆罗洲红毛猩猩(Pongo pygmaeus)和苏门答腊红毛猩猩(Pongo abelii))和一种小型猿猴(长臂猿(Symphalangus syndactylus))的 X 和 Y 染色体的无间隙组合,并解开了它们复杂的进化过程。 与 X 染色体相比,猿类 Y 染色体的大小差异很大,可排列性低,结构重排程度高--这是由于特定品系的扩增区、回文、转座元素和卫星的积累造成的。许多 Y 染色体基因在多拷贝家族中扩展,有些基因在纯化选择下进化。 因此,Y染色体表现出动态进化,而X染色体则更为稳定。将短线程测序数据映射到这些集合上,揭示了100多只类人猿性染色体的多样性和选择模式。这些参考组合有望为人类进化和非人类类人猿(均为濒危物种)的保护遗传学提供信息。
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    • 编译者:陈方
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    • 胡椒(Piper nigrum)是热带多年生木质藤本植物,属于胡椒目(Piperales)胡椒科(Piperaceae),该科是胡椒目中最大的一个类群。胡椒是世界上最古老、使用最广泛的香料之一,被誉为“香料之王”,其在香料贸易中占有举足轻重的地位,有“黑色黄金”的美誉,胡椒的生产、运输和消费从经济和文化上影响了各国及其人民的命运。胡椒起源于印度南部的热带常绿森林,现已在大多数热带和亚热带地区种植,是许多发展中国家小农的重要经济作物,并已成为服务国家“一带一路”倡议的重要媒介作物。近几十年来,胡椒的植物化学和药理特性受到了新的关注,但对于控制其生物合成途径和积累的遗传机制了解很少,其遗传资源也相对较少。 中国热带农业科学院香料饮料研究所联合华中农业大学、马来西亚科学院等7家单位,结合PacBio三代测序、10X Genomics、基于直接标记和染色(DLS)的BioNano单分子光学图谱和Hi-C染色体交互捕获四种测序技术实现了胡椒染色体级别的组装,这是木兰亚纲胡椒目首次报道基因组组装的物种,基于21个典型物种的比较基因组和系统发育分析,确定了胡椒及其所在木兰亚纲的系统发育位置,即木兰亚纲与整个单子叶-双子叶互为姐妹关系,胡椒目与木兰目-樟目互为姐妹关系,且大约在175-187 MYA(95% HPD)发生分歧。同时,进一步通过基因家族扩增、比较转录组和序列进化分析,揭示了胡椒最主要的功能物质胡椒碱生物合成的特异性,初步阐述胡椒碱生物合成分子机理,研究结果为被子植物演化及胡椒碱生物合成提供了新的见解。相关研究成果于2019年10月16日发表于Nature Communications上。