近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/園藝學(xué)院葫蘆科作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊Plant Biotechnology Journal發(fā)表了題為“Meiotic crossovers revealed by differential visualization of homologous chromosomes using enhanced haplotype oligo-painting in cucumber”的研究論文。該研究報(bào)道了一種穩(wěn)健強(qiáng)大的細(xì)胞遺傳學(xué)技術(shù)-增強(qiáng)的單倍型寡核苷酸涂染（enhanced haplotype oligo-painting，EHOP），其非常適合對(duì)少量oligos進(jìn)行成像，并直觀地區(qū)分同源染色體和減數(shù)分裂CO事件。
減數(shù)分裂為生殖細(xì)胞所特有的生物學(xué)事件，是生物有性生殖的基礎(chǔ)。減數(shù)分裂過程中同源染色體間的互作動(dòng)力學(xué)，如同系物識(shí)別、配對(duì)、重組和分離，對(duì)保證物種的繁衍和促進(jìn)種群內(nèi)的遺傳多樣性至關(guān)重要。
減數(shù)分裂交叉（meiotic crossover，CO）作為同源重組的核心事件，保障了同源染色體間遺傳信息的交換和正確分離，受到育種家們的廣泛關(guān)注。然而，由于植物基因組的復(fù)雜性，染色體差異化繪制是植物細(xì)胞遺傳學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)挑戰(zhàn)，如何直觀地區(qū)分母系、父系和任何同源染色體及可視化減數(shù)分裂交叉一直是分子細(xì)胞學(xué)研究中最棘手的難題之一，尤其是在小基因組作物中。
本研究以黃瓜為材料，基于序列多態(tài)性和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的寡核苷酸文庫(kù)，通過引入信號(hào)增強(qiáng)子開發(fā)了EHOP技術(shù)，使少量寡核苷酸也能清晰成像，實(shí)現(xiàn)了對(duì)黃瓜這種基因組小、變異稀少的作物的同源染色體間差異化繪制。一般認(rèn)為，著絲粒附近的區(qū)域?qū)儆谥亟M抑制區(qū)，本研究首次通過可視化方式直觀地檢測(cè)到黃瓜著絲粒區(qū)域普遍存在的減數(shù)分裂CO可及性，這對(duì)于利用著絲粒附近區(qū)域的重要基因具有重要作用。
這項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用于任何具有基因組測(cè)序的物種當(dāng)中，并可以區(qū)分后代中的兩條親本染色體，而測(cè)序技術(shù)則無法做到這一點(diǎn)。此外，該技術(shù)還可應(yīng)用于跨代追蹤特定的染色體，這一優(yōu)勢(shì)可以解決大量與減數(shù)分裂重組相關(guān)的科學(xué)問題。
南京農(nóng)業(yè)大學(xué)為該論文的第一署名單位和通訊單位,南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鐘山青年研究員趙勤政博士為本文的第一作者，青年教師程春燕、王瑜暉和虞夏清，以及研究生熊振輝和馮賢波也參與部分研究，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院陳勁楓教授和婁群峰教授為該論文的通訊作者，。本項(xiàng)目受到國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后基金、江蘇省“卓博計(jì)劃”、以及江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程等項(xiàng)目的資助。
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