近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所王曉武研究員帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)與美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校邁克爾?費(fèi)林（Michael Freeling）院士合作，對(duì)植物多倍體研究進(jìn)行了系統(tǒng)闡述，提出了相關(guān)的新理論和研究展望。相關(guān)研究成果以綜述文章的形式在線發(fā)表在《自然植物（Nature Plants）》上。
不斷地多倍化繼而二倍化是植物演化和新物種形成的最重要方式之一。植物多倍化是植物基因組在進(jìn)化過程中發(fā)生加倍的過程，形成了遺傳物質(zhì)是原有物種兩倍（或兩倍以上）的多倍體新物種。多倍體包括古多倍體和新多倍體。古多倍體指物種的祖先在進(jìn)化歷史中經(jīng)歷了基因組多倍化，但隨后通過基因的丟失和基因組重排重新二倍化，也即由多套亞基因組組合形成的二倍體；而新多倍體是指新形成的，基因組未發(fā)生重排，仍然保持多倍體形式的物種。研究顯示所有植物都經(jīng)歷了基因組古多倍化事件，且有相當(dāng)比例的作物都在較近的時(shí)期里發(fā)生過多倍化。因此，多倍體的多套亞基因組以及多拷貝基因的進(jìn)化對(duì)于植物的進(jìn)化和作物的馴化具有重要意義。隨著基因組學(xué)的發(fā)展，植物多倍化的研究取得了許多重要進(jìn)展，是目前植物學(xué)研究的一個(gè)重要熱點(diǎn)領(lǐng)域。
該科研團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)綜述植物多倍體研究的最新進(jìn)展，以及多倍體與古多倍體演化的最新理論，提出了多倍體進(jìn)化的框架模型，將相關(guān)假說(shuō)和理論置于多倍體進(jìn)化的各個(gè)時(shí)期內(nèi)，使我們能夠在整體水平上更全面地認(rèn)識(shí)多倍體的進(jìn)化特點(diǎn)。多倍體基因組常表現(xiàn)出亞基因組差異，最典型的就是分化出優(yōu)勢(shì)亞基因組，即一套亞基因組相對(duì)于其他亞基因組在進(jìn)化上具有優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)象。在闡述亞基因組優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象的相關(guān)機(jī)制時(shí)，針對(duì)異源多倍體雜交優(yōu)勢(shì)現(xiàn)象形成，提出了基因通路效率平衡（Pathway efficiency balance）的模型。該模型闡釋了植物異源多倍體中亞基因組優(yōu)勢(shì)形成的潛在機(jī)制，并提出其與雜交優(yōu)勢(shì)可能具有一套相似的調(diào)控機(jī)制。這一假說(shuō)為植物異源多倍體的研究提出了新的研究方向和思路。
該團(tuán)隊(duì)多年從事蕓薹屬物種的研究，主導(dǎo)了白菜基因組的測(cè)序工作。蕓薹屬包括古多倍體和新多倍體等多個(gè)重要的蔬菜和油用作物，是植物多倍體進(jìn)化研究的模型系統(tǒng)。據(jù)了解，該研究是因該課題組前期相關(guān)工作而受邀撰寫的本領(lǐng)域的重點(diǎn)綜述文章。該項(xiàng)工作受到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然基金項(xiàng)目、中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程和農(nóng)業(yè)部園藝作物遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目的資助。（通訊員 曾萍）
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