我科学家破解植物多倍化进化之谜

2014-04-01 | 作者: | 标签: 中国农业科学院

来源:中国农业科学院蔬菜花卉研究所

由中国农业科学院蔬菜花卉研究所王晓武科研团队和美国科学院院士迈克•菲林(Michael Freeling)科研团队合作,对植物基因组多倍化进化进行了深入研究,发现了转座子甲基化调控基因分化和多基因组分化的表观遗传机制,相关研究结果于3月24日在线发表于国际权威学术杂志《美国科学院院刊》(PNAS)上。

植物在进化过程中通过基因组加倍(多倍化)的扩增方式进行自我进化和适应自然环境。随着DNA测序技术的快速发展,越来越多的植物基因组被公布,通过比较基因组学来阐明植物多倍化进化机制成为可能。该研究以之前完成的白菜基因组序列为基础,发现白菜基因组可以被划分为3个亚基因组,而且存在一个基因数量显著超过其它亚基因组的优势亚基因组,并且该基因组同时在基因表达上也具有优势。经过深入研究,同时发现转座子(转座子是广泛存在于植物基因组上的一类重复序列元件)在亚基因组水平对基因表达具有重要影响,是3个亚基因组基因表达分化的重要因素;小RNA(smRNA)通过沉默转座子从而沉默附近基因的方式,促进了优势亚基因组的形成,从而造成了基因组层面的分化。两种分化机制的阐明,将为解释杂交优势现象和C值悖论(物种结构复杂程度与基因组大小无关)提供指导。该理论成果将对基因组进化和植物遗传育种产生重要影响。

据悉,王晓武科研团队长期从事白菜等芸薹属植物基因组的研究,该成果是继2013年明确芸薹属及其近缘物种的共同祖先基因组后,在植物进化方面又一突破性进展,也是中国农科院国际合作的又一成功实例。该研究得到了科技部973、863,国家自然科学基金等项目的资助。

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