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发现B染色体驱动背后的B染色体第一机制

  • 2019-07-05 18:37:48

染色体的具体数量是物种的特征之一。虽然常见的果蝇携带8条染色体,但面包小麦的基因组有42条染色体。相比之下,人类基因组由总共46条染色体组成。然而,大约15%的真核生物物种另外携带被称为“B染色体”的超数染色体。除了基因组的基本染色体之外,B染色体是可消耗的并且通常优先遗传。这导致B染色体的传播优势被称为“染色体驱动”。迄今为止,关于这种现象背后的机制知之甚少。来自Gatersleben的莱布尼茨植物遗传与作物植物研究所(IPK)的研究人员现已能够破译山羊草Aegilops speltoides中B染色体驱动背后的机制。关于染色体驱动工作的新见解最近发表在新的植物学家。

染色体是线状结构,携带核DNA。在生物体的基因组中发现的大多数染色体(也称为A染色体)携带对其发育和繁殖至关重要的遗传信息。然而,成千上万的真菌,植物和动物物种携带了超数的染色体,这些染色体对其宿主生物没有明显的优势,相反,如果它们出现的数量较多,则会对宿主的适应性产生负面影响。这些所谓的B染色体首次在1907年被描述,这些看似自私的染色体的目的从此成为科学家的黑匣子。

最近的研究表明,B染色体可能是标准A染色体进化的副产品。此外,已知B染色体在其遗传方面具有优势。B染色体通常表现出增加的传播率,高于0.5,而不是遵守平等分离的孟德尔定律,它描述了染色体如何分离成配子。理解B染色体的这种“驱动”被认为是理解B染色体生物学的关键。来自Gatersleben的莱布尼茨植物遗传与作物植物研究所(IPK)的研究小组“染色体结构和功能”的科学家们现已揭示了小麦祖先中的B染色体驱动背后的机制,即禾本科植物Aegilops speltoides 。

阂。已知speltoides除了14条标准A染色体外还携带多达8条B染色体。使用比较基因组学,科学家在Ae中发现了B染色体特异性重复序列。speltoides,允许他们在花粉发育过程中识别和追踪B染色体。这表明不对称纺锤体和第一次花粉粒有丝分裂过程中染色体姐妹染色单体的不分离导致B染色体的积累。此外,为了区分花粉粒的营养核和精子核,以及量化不同核内的B染色体,科学家开发了一种新颖的流式细胞术方法。由于这一点,他们能够证明超过93%的B染色体在生殖精子核内积累。

该研究表明定量流式细胞术是研究B染色体驱动的有用且可靠的方法。更重要的是,它提供了对染色体驱动背后机制的新认识,这将有助于进一步破解植物染色体的功能,调节和进化。因此,也许有一天,自私染色体背后隐藏的目的将被揭示出来。

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