近日，中國農業科學院棉花研究所棉花分子遺傳改良創新團隊開展了棉花著絲粒的進化研究，開發出鑒定著絲粒的新方法，闡明了棉花著絲粒的快速進化機制，揭示了姊妹種抗逆性狀分化的分子機制。該研究為植物的著絲粒進化研究提供了參考，為棉花的進化和抗逆遺傳改良提供了資源。相關研究成果發表在《BMC生物學（BMC Biology）》上。
據團隊首席李付廣研究員介紹，著絲粒是連接一對姐妹染色單體的特化DNA序列，它能夠保證染色體在分裂的細胞中精確傳遞。著絲粒由高度復雜的重復序列構成，在基于短讀長組裝的基因組中序列質量不高，嚴重限制了人們對著絲粒功能和進化的認識。該研究基于納米孔的單分子實時電信號測序技術(ONT)長讀長序列，組裝獲得了瑟伯氏棉和戴維遜棉高質量的參考基因組序列。利用Hi-C熱圖開發出鑒定著絲粒的新方法，成功鑒定棉花的著絲粒序列。通過共線性分析發現，著絲粒鄰近區在不同棉種的同源染色體間保持良好的線性關系，而著絲粒區未見明顯的共線性，說明著絲粒進化速度更快。進一步研究分析發現，種間同源染色體的著絲粒序列高度分化，所包含的轉座子活性顯著高于非著絲粒區的，闡明了著絲粒的快速進化機制。此外，研究還揭示了棉屬姊妹種間的抗逆型分化的潛在分子機制，發現水楊酸信號通路在瑟伯氏棉與雷蒙德氏棉抗病分化中具有重要作用。脫落酸信號通路、乙烯合成通路基因的差異表達可能導致了戴維遜棉與雷蒙德氏棉的耐鹽能力分化。
該研究得到了國家自然基金創新研究群體項目和重大項目的資助。（通訊員 梁冰）
原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12915-021-01041-0
