中國科學院遺傳發(fā)育所等解析大豆全景遺傳重組特征

　　大豆起源于中國，是我國乃至世界上重要的糧油飼兼用作物，為全球供應了一半以上的植物油和近四分之一的植物蛋白。目前，中國是世界上最大的大豆進口國，對外依賴性高，提升我國大豆產(chǎn)能已經(jīng)成為保障我國糧食安全迫在眉睫的任務。減數(shù)分裂同源重組是最基礎也是最重要的生物學過程之一，它不僅確保染色體間的精準分離，也能導致雙親遺傳物質的交換。這種交換是遺傳多樣性的主要來源之一，造就了豐富的表型變異。同時，同源重組能夠打破優(yōu)異與不良等位基因的連鎖，在作物育種過程中扮演了重要作用。系統(tǒng)全面地解析大豆同源重組及其發(fā)生的特征對于大豆分子設計育種具有重要意義。

 

　　中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所植物細胞與染色體工程國家重點實驗室研究員田志喜研究組聯(lián)合多家單位利用其開發(fā)的高密度SNP芯片對構建的多套大豆重組自交系進行了高通量基因型鑒定，構建了高精度的重組圖譜（平均重組區(qū)間小于等于2 kb）。研究發(fā)現(xiàn)，同源重組事件在染色體上呈現(xiàn)不均勻分布，重組率與基因密度呈正相關關系，與轉座子密度、GC含量與結構變異分布呈負相關關系。通過對全基因組重組斷點分析發(fā)現(xiàn)，其存在一定的保守性，富集于Poly-A和富含AT的基序，進一步分析發(fā)現(xiàn)同源重組更容易發(fā)生在表達活躍基因的啟動子區(qū)域。ATAC-seq實驗分析發(fā)現(xiàn)，大豆中同源重組事件趨向在開放的染色質區(qū)域上產(chǎn)生；CUT&Tag和組蛋白修飾測序分析發(fā)現(xiàn)，同源重組斷點富集于活躍型組蛋白修飾區(qū)域，說明活躍型的組蛋白修飾可能會促進同源重組的形成。此外，通過遺傳圖譜分析，研究定位了影響大豆同源重組頻率的遺傳位點，為解析大豆自然材料間同源重組變異的分子遺傳機制奠定了基礎。該研究不僅加深了對大豆遺傳重組及其調控因素的了解，而且有助于育種家針對育種目標所對應的親本及其遺傳重組情況進行設計，從而提高育種效率。

 

　　相關研究成果于近日在線發(fā)表在Plant Biotechnology Journal上。研究工作得到國家自然科學基金委與中科院戰(zhàn)略性先導科技專項等項目的資助。