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菠菜遗传育种课题在解析菠菜性别决定区域进化机制上取得重要进展

      近日,蔬菜花卉所菠菜遗传育种课题在Plant Physiology杂志在线发表了题为“Evolution of the spinach sex-linked region within a rarely recombining pericentromeric region”的研究论文。该研究通过对菠菜同型配子的雌(XX)、雄(YY)株进行de novo组装,获得高质量的参考基因组,鉴定到完整的菠菜性别决定区域,并解析其进化机制。


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      菠菜(Spinacia oleracea)是雌雄异株植物,少数表现为雌雄同株,为典型的XY型性别决定系统,XX表现为雌株,XY表现为雄株,是研究性别决定的理想模式蔬菜作物。菠菜性别决定的研究不仅为理解雌雄异株植株性染色体进化提供了理论依据,同时对菠菜杂交育种具有重要科学意义。

      本研究通过对菠菜同型配子的雌(XX)、雄(YY)株进行de novo组装,获得X和Y染色体单倍型,鉴定到完整的菠菜性别决定区域(SLR)。SLR位于性染色体(Chr4)的低重组区域内,在Y染色体上的性别决定区域(YLR)大小为24.1 Mb,而其在X染色体上对应区域(XLR)为13 Mb。Y染色体上的性别决定区域包括一个10 Mb的雄性特异区域(YDR)以及位于雄性特异区域两侧的一个14.1 Mb的大规模倒位。序列分化评估结果表明YDR基因可能从常染色体祖先分化,其分化时间与侧翼倒位发生重组抑制时间大致相同,约为3个百万年。YLR区域比XLR相比,含有更多的TEs和假基因,表明Y染色体发生一定程度的退化。


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图1 菠菜高质量雌(XX)、雄(YY)基因组及性别决定区域结构


  蔬菜花卉所折红兵博士、刘志远研究员,河南师范大学李书粉教授为本文的第一作者,钱伟研究员,河南师范大学高武军教授,英国爱丁堡大学Deborah Charlesworth教授为本文共同通讯作者。本研究得到中国农业科学院青年创新专项,中国农业科学院创新工程以及现代农业产业技术体系项目的资助。

原文链接:https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiad389/7219348?login=true


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