菠菜遺傳育種課題在解析菠菜性別決定區域進化機制上取得重要進展

      近日，蔬菜花卉所菠菜遺傳育種課題在Plant Physiology雜志在線發表了題為“Evolution of the spinach sex-linked region within a rarely recombining pericentromeric region”的研究論文。該研究通過對菠菜同型配子的雌（XX）、雄（YY）株進行de novo組裝，獲得高質量的參考基因組，鑒定到完整的菠菜性別決定區域，并解析其進化機制。

      菠菜（Spinacia oleracea）是雌雄異株植物，少數表現為雌雄同株，為典型的XY型性別決定系統，XX表現為雌株，XY表現為雄株，是研究性別決定的理想模式蔬菜作物。菠菜性別決定的研究不僅為理解雌雄異株植株性染色體進化提供了理論依據，同時對菠菜雜交育種具有重要科學意義。

      本研究通過對菠菜同型配子的雌（XX）、雄（YY）株進行de novo組裝，獲得X和Y染色體單倍型，鑒定到完整的菠菜性別決定區域（SLR）。SLR位于性染色體（Chr4）的低重組區域內，在Y染色體上的性別決定區域（YLR）大小為24.1 Mb，而其在X染色體上對應區域（XLR）為13 Mb。Y染色體上的性別決定區域包括一個10 Mb的雄性特異區域（YDR）以及位于雄性特異區域兩側的一個14.1 Mb的大規模倒位。序列分化評估結果表明YDR基因可能從常染色體祖先分化，其分化時間與側翼倒位發生重組抑制時間大致相同，約為3個百萬年。YLR區域比XLR相比，含有更多的TEs和假基因，表明Y染色體發生一定程度的退化。

圖1 菠菜高質量雌（XX）、雄（YY）基因組及性別決定區域結構

  蔬菜花卉所折紅兵博士、劉志遠研究員，河南師范大學李書粉教授為本文的第一作者，錢偉研究員，河南師范大學高武軍教授，英國愛丁堡大學Deborah Charlesworth教授為本文共同通訊作者。本研究得到中國農業科學院青年創新專項，中國農業科學院創新工程以及現代農業產業技術體系項目的資助。

原文鏈接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiad389/7219348?login=true