2018-08-15
有花植物中, 雌雄異株植物僅占6%
存在XY、ZW、XO等多種性別決定模式
目前僅在少部分雌雄異株植物中發現了性染色體
通常認為
植物性染色體由1對常染色體進化而來,
經歷了多種進化選擇
性染色體上的非重組性別決定域
(sex determination region, SDR)
將其與常染色體區分開來
1. 基于遺傳圖譜的性別決定域的精細研究
植物的性別受性染色體控制
性染色體含性別決定基因
番木瓜為一種三性花異株物種
性別由一對性染色體控制
性別模型為XY模型
基因組大小442.5 Mb
對于番木瓜性染色體的結構研究
采用遺傳圖譜的方法
使用RAD-seq對51個BC1子代個體
構建遺傳連鎖圖譜
圖 1 分離家系構建流程
得到228個標記
圖 2 遺傳標記排列情況
性別定位發現性別特異區間位于chr 1
針對性別特異區間結構的研究發現
X-Y染色體受到了嚴格的重組抑制
而X-X染色體沒有受到重組抑制
圖 3 性染色體（chr 1）的性別決定域（紅色）
此外，性染色體會經歷遺傳退化
基于性染色體的有效群體大小通常小于常染色體
核苷酸多態性分析表明
X染色體區域的SNP密度低于常染色體區
表明性染色體經歷了純化效應和正向選擇
圖 4 X染色區（藍色）SNP密度低于常染色區（綠色）
轉錄組數據分析表明
葉片中與Y連鎖的基因的表達量顯著小于X
驗證了遺傳衰退的存在
2. 基于BSA快速定位性別決定域
楊梅是殼斗目、楊梅科的雌雄異株物種
為了研究其性別決定的遺傳基礎
采用二代+三代測序策略
分別組裝了雌株、雄株的基因組
表 1 雌、雄基因組組裝情況
female | male | |
Estimated genome size | 322.7 Mb | 319.2 Mb |
Total assembled size | 312.6 Mb | 313.5 Mb |
Num. of scaffold (≥10 kb) | 859 | 1407 |
Scaffold N50 length | 1.6 Mb | 2.0 Mb |
Num. of gene models | 29,414 | 26,416 |
以此為基礎
基于混池分組（BSA）的思想
分別選取100株雌、雄個體混樣
樣品為分布于華東、華南等地的自然群體
采用深度為100×以上的重測序
把2個池分別比對到雌株基因組
通過SNP的覆蓋深度計算位點雜合度
定位到chr 8上59 kb的區間
為雌性特異區間
圖 5 淺藍色為雌性特異區間（FSR）
這一結果證明了
楊梅中的性別決定模式為ZW型
進一步分析發現
在該區域存在7個基因
與花期調控、激素合成等相關
結合轉錄組數據
驗證了其中的關鍵基因
MRCPS2、MrASP2、MrSAUR2、MRFT2
在花原基形成中的特異表達
圖 6 雌雄花原基發育及基因表達水平
由此可見
與遺傳圖譜相比
混池分組的思想在性別定位中
免去了構建分離家系的流程
且到達了較好的定位準確度
高密度標記可以準確篩選基因
是縮短研究周期、實現快速定位的選擇
參考文獻
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