研讨提醒多倍体动物造成和退化中的遗传和表观遗传调控机制

起源：南京农业年夜学 2021-08-24 18:21

近日，南京农业年夜学多倍体研讨团队在Nature Ecology & Evolution上颁发了题为“Concerted genomic and epigenomic changes accompany stabilization of Arabidopsis allopolyploids”的研讨论文，绘制了人造的异源四倍体拟南芥A. su

近日，南京农业年夜学多倍体研讨团队在Nature Ecology Evolution上颁发了题为“Concerted genomic and epigenomic changes accompany stabilization of Arabidopsis allopolyploids”的研讨论文，绘制了人造的异源四倍体拟南芥A. suecica和人工合成的异源四倍体拟南芥Allo738的高质量基因组，并解析了异源多倍体动物退化进程中的遗传和表观调控机制。

多倍体化(全基因组更加)在自然界中普遍散布，是许多动物和部门植物退化和多样性造成的紧张驱能源。异源多倍体不只更加基因组，同时也固定了种间的杂交劣势，通常表示出更强的成长势，更好的情况顺应才能。但异源多倍体必需降服种间杂交惹起的“基因组冲击”(Genomic Shock)；有些多倍体动物如油菜表示出亚基因组之间的互换，而另一些多倍体动物如棉花和拟南芥的亚基因组却比拟稳定，并在退化中逐步树立起本身顺应性和选择劣势，但这种多倍体动物的分歧退化机制仍不分明。拟南芥属始终是动物研讨的紧张试验资料，此中人造的异源四倍体拟南芥A. suecica（TTAA）是由拟南芥属的分歧种A. thaliana（TT）和A. arenosa（AAAA）杂交而成，是研讨多倍体的低劣形式动物（图1a）。遗憾的是，A. suecica及其A基因组供体祖先A. arenosa至今并没有高质量的参考基因组，限定了更深化的研讨。

因为A. arenosa是异交动物且基因组高度杂合，其基因组研讨始终故步自封。人工合成异源四倍体拟南芥Allo738和Allo733（TTAA）是由四倍体A. arenosa和四倍体A. thaliana杂交并经多代自交而成的两个自力的稳定纯合株系（图1a），该研讨基于PacBio，Illumina和Hi-C等主流测序技术，组装并正文了A. suecica和Allo738的基因组。由于Allo738的A亚基因组起源于A. arenosa的基因组，从而发明性地获得了完全的A. arenosa的基因组序列。与祖先相比，异源四倍体A. suecica基因组存在一些显明的序列重排和基因家族数量的扩增及膨胀，但整体照样出现出激进的基因数量和共线性（图1b）。

研讨发现稳定的基因组随同着表观基因组之间的变异。通过绘制A. thaliana（Ler， 4x），A. arenosa，F1杂交种，Allo738，Allo733以及A. suecica的全基因组DNA甲基化图谱，该研讨发现亲本A. arenosa（AAAA）的整体甲基化程度显着高于A. thaliana（TTTT）；乏味的是，异源四倍体A. suecica的A亚基因组的甲基化程度相比亲本A. arenosa显明下降，并趋同到与T亚基因组类似的甲基化程度（图2a-d）。研讨进一步将A. suecica的A亚基因组中下降的差别甲基化区域（DMR）分为三类：趋同DMR（A亚基因组甲基化程度下降到与T亚基因组类似的DMR），激进DMR（种间杂交间接惹起的DMR并保留上去），以及其他残剩的DMR（图2e）。研讨发当初趋同DMR中，其相关基因的表白形式在A. suecica的亚基因组间异样出现趋同征象，从而削弱了这些同源基因的方向表白。这些DMR显着富集于繁衍等紧张发育路径相关的基因中。这些研讨标明种间杂交和多倍化在恒久退化进程中会下降亚基因组DNA甲基化的差别，招致同源基因的DNA甲基化程度趋势一致。与亲原形比，异源四倍体A. suecica表示出分歧的心理特征，如着花光阴延迟、自交不亲和以及稳定的繁衍力等。研讨发现着花调控基因、花粉-柱头辨认以及育性相关基因均存在分歧水平的表观调控，从而出现表白上的变异。(100yiyao.com）

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