从澳国的多年生野生年夜豆到中国驯化的一年生栽培年夜豆，着丝粒DNA序列发生了如何的变化？差别年夜豆品种杂交或者形成多倍体时，着丝粒的位置与布局是连结不变，还有是发生重塑？近日，华南农业年夜学生命科学学院传授王应祥团队体系展现了多年生与一年生年夜豆着丝粒于反复序列上的猛烈更替，并报导了年夜豆多倍体及种内杂交种中存于的多种着丝粒重定位征象。相干结果于线发表在《基因组生物学》（Genome Biology）。
年夜豆作为双子叶豆科作物的典型代表，履历了从多年生到一年生、从野生种向栽培种的演化历程，遗传配景富厚，为不雅察着丝粒演化提供了抱负模子。传统不雅点认为，着丝粒区域于演化中相对于守旧。
于国度天然科学基金等项目资助下，研究团队经由过程对于3个一年生野生豆、9个一年生田舍种、16个一年生栽培种和5个多年生年夜豆品种的深度解析发明，多年生与一年生年夜豆的着丝粒CENH3联合序列已经发生底子性分解。多年生年夜豆着丝粒区域以逆转录转座子为主（占比可达70%），此中CENH3联合的特异逆转录转座子序列占比不足6%；一年生年夜豆着丝粒区域则富集年夜量串联反复序列（CentGms），CENH3联合的CentGms可占着丝粒区域的40%。两者着丝粒特异序列之间相似度低、交流少少，显示出相对于自力的演化路径。此外，多年生年夜豆着丝粒区域富集了更多与“外部刺激”及“金属离子相应”相干的基因。这类序列构成与功效的分解，展现了年夜豆于差别保存情况及演化压力下着丝粒发生的顺应性蜕变。
对于异源四倍体野生年夜豆（DDAA）和其二倍体先人（DD/AA）的比力发明，多年生四倍体年夜豆中着丝粒重定位的频率高达35%，注解多倍化不仅是基因组的加倍，也陪同着高频率的着丝粒动态重组。这类高频“引擎移位”征象此前未见报导。移位陪同特定区域DNA甲基化程度的降低，多是多倍化后维持基因组不变性的一种顺应机制。该发明为理解多倍体物种怎样经由过程着丝粒重塑维持染色体不变提供了主要证据。
为探究杂交育种历程中着丝粒的遗传不变性，研究团队对于9个杂交组合的F1代和其亲本举行体系阐发，发明CENH3于杂交儿女的加载并不是简朴的亲本继续，而是出现高度动态且多样化的模式。于F1代中，CENH3的加载体现出维持、削减、消散和增长等多种状况，甚至于某些环境下，杂交儿女可于怙恃本均无着丝粒的新位置上组装出完备的功效性着丝粒。
尤为凸起的是，研究发明了显著的“亲本倾向性”加载征象：部门杂交组合中，儿女着丝粒体现出较着的“父系倾向”或者“母系倾向”，特定品种具备较强的引诱能力，可以使杂交儿女的着丝粒加载模式更偏向在模拟其自身。这注解年夜豆杂交不仅是基因的整合，着丝粒层面的表不雅遗传重塑于杂种形成中可能阐扬要害作用。
综上，于进化层面，该研究证明多年生与一年生年夜豆之间着丝粒特异序列发生了从“逆转录转座子”向“串联反复序列”的底子性改变，打破了着丝粒区域演化守旧的传统认知；于多倍化层面，发明了高达35%的高频着丝粒重定位征象，展现着丝粒重塑多是维持多倍体染色体不变的要害机制；于杂交育种层面，明确了杂交儿女中CENH3的重塑与“亲本倾向性”加载征象，为理解着丝粒染色质于跨代通报中的多样性以和单倍体引诱中亲本的选择提供了主要依据。
该研究富厚了植物着丝粒演化的认知，也为年夜豆育种提供了新视角。
相干论文信息：https://doi.org/10.1186/s13059-026-04036-8
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