遗传发育所在小麦多倍体形成与进化研究中取得进展
查字典生物网
2015-12-21
普通小麦是异源六倍体，其形成经历两次杂交、两次染色体加倍过程。在两次杂交的初期及后续的驯化过程，发生了二倍化过程并伴随基因组变化。在这个过程中，作为着丝粒特异的组蛋白H3的变异体CENH3（人类及哺乳动物称为CENPA），在果蝇、拟南芥和油菜中都存在适应性进化，被认为可能和着丝粒区重复卫星序列的快速进化是相对应的。中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究组以小麦不同倍性及人工合成多倍体小麦为材料，同源克隆小麦的CENH3基因并初步研究该基因在多倍体形成过程中的作用。
韩方普研究组长期从事小麦远缘杂交及多倍体形成过程及机制方面的研究工作，前期利用非编码RNA对小麦多倍体研究发现rDNA在小麦多倍体形成与进化过程中有偏向性的沉默与丢失（PlantCell，DOI:10.1105/tpc.114.129841）。该研究组最近通过对着丝粒特异组蛋白CENH3的研究，结果表明：在小麦中有两个类型的CENH3基因，分别被命名为αCENH3和βCENH3，该两类基因在A、B和D基因组中各有两个拷贝，在普通小麦中有六个拷贝，它们在氨基酸水平的差异主要位于N端，αCENH3和βCENH3蛋白均定位于小麦染色体的着丝粒上。从野生类四倍体小麦到栽培类四倍体小麦，βCENH3在保守的组蛋白折叠结构域有正向进化，并且在两类CENH3表达中所占的比例有了明显的增高；说明四倍体小麦从野生类到栽培类的进化过程中，βCENH3蛋白在组蛋白折叠结构域可能存在适应性进化。
利用人工合成小麦及其远缘杂交材料，通过着丝粒序列及功能分析进一步研究了小麦多倍体形成机制。部分研究结果于2014年12月31日在NewPhytologist在线发表（doi:10.1111/nph.13235），韩方普研究组工作人员袁静为该文的第一作者。该工作得到科技部“863”项目及植物细胞与染色体工程国家重点实验室支持。
