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【科技日报】裸子植物核型演化历史及关键模式揭示

2025-02-05 科技日报 赵汉斌
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记者1月27日从澳门赌场昆明植物研究所获悉,该所博士张仁纲,研究员马永鹏、孙卫邦等人在裸子植物核型演化领域取得重要突破。研究人员通过分析基因组,重建了裸子植物核型演化历史,并揭示了松柏类核型演化的关键模式,为理解裸子植物的物种多样性演化与保护提供了新视角。相关研究成果日前刊发于国际期刊《尖端科学》。

植物的核型,是指一个细胞中全部染色体的形态特征和数目总和。裸子植物的核型有相当高的一致性,但这种一致性是如何形成和维持的,一直是未解之谜。研究人员针对16种裸子植物展开深入的染色体水平基因组共线性分析,发现松科、柏科、红豆杉科、银杏和苏铁等物种的基因组间存在高度一致的共线性。这表明这些物种在演化过程中未经历谱系特有的古多倍化事件,从而排除了古多倍化事件对裸子植物主要分支核型的影响。

进一步的分析显示,松柏类植物基因组间发生了频繁的非同源染色体相互易位,特别是着丝粒—着丝粒相互易位。此外,柏目植物基因组中还发现了端粒—着丝粒相互易位。研究确认,前者是松柏类植物核型演化的最主要模式,而后者在柏目植物的递减异倍化中发挥了关键作用。

研究团队利用图论方法简化了着丝粒—着丝粒相互易位的发生路径,并重建了裸子植物从共同祖先核型到现代核型的详细演化路径。结果显示,在松科植物中,多次着丝粒—着丝粒相互易位和特有因素导致了染色体的重新组合;在柏目植物中,几乎所有的染色体相对于共同祖先核型都发生了重新组合。

研究人员还探讨了两种易位可能的发生机制及潜在影响。他们认为,松柏类中普遍存在的拉布尔构型和着丝粒区域的重复序列,可能促进了着丝粒—着丝粒相互易位的发生;而端粒—着丝粒相互易位,可能偶然发生于减数分裂时期;端粒花束结构的形成,则可能促进了端粒—着丝粒的互作和易位。这一成果不仅加深了人们对裸子植物核型演化的认识,也为植物染色体演化研究提供了重要参考。

(原载于《科技日报》?2025-02-05?第06版)

打印 责任编辑:闫文艺

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