DNA序列拷貝數(shù)變化決定黃瓜性別

    近日，從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所獲悉，該所蔬菜功能基因組學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外同行合作，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)大片段DNA序列拷貝數(shù)變化可以決定黃瓜的性別。相關(guān)成果于5月22日在國(guó)際著名期刊《植物細(xì)胞（Plant Cell）》發(fā)表。

    大片段DNA序列的結(jié)構(gòu)變異（Structural Variation，簡(jiǎn)稱SV）包括插入/缺失、拷貝數(shù)變化和倒位等多種類型，可引起許多人類疾?。ㄈ缱蚤]癥和精神分裂癥）的發(fā)生，在植物中也有關(guān)于結(jié)構(gòu)變異引起農(nóng)藝性狀（如葉子大小和果實(shí)形狀）改變的少量報(bào)道，但是植物中結(jié)構(gòu)變異產(chǎn)生的機(jī)制及其對(duì)基因功能的影響還鮮有報(bào)道。

    該團(tuán)隊(duì)在2013年構(gòu)建了黃瓜全基因組變異圖譜的基礎(chǔ)上，繼續(xù)利用這些數(shù)據(jù)深入開(kāi)展了黃瓜SV的鑒定和分析工作，鑒定了近2.7萬(wàn)個(gè)SV位點(diǎn)，涉及約1200萬(wàn)個(gè)堿基，影響近1700個(gè)基因的功能，并揭示了SV產(chǎn)生的主要機(jī)制，將成為研究黃瓜基因功能的重要資源，并為充分利用SV改良作物提供了理論基礎(chǔ)。

    黃瓜是典型的雌雄異花作物，多數(shù)黃瓜品種同時(shí)有雌花和雄花，只有雌花可發(fā)育成果實(shí)。在歐洲有些品種為全雌系，整個(gè)植株全部開(kāi)雌花，因此具有較高的增產(chǎn)潛力。黃瓜全雌系產(chǎn)生的性別決定機(jī)制一直是國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)，多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)圍繞該問(wèn)題做了大量探索，但一直未得到十分明確的答案。該研究發(fā)現(xiàn)黃瓜全雌系是由于一個(gè)30kb大小DNA片段的拷貝數(shù)增加引起，并且發(fā)現(xiàn)拷貝數(shù)增加應(yīng)該最初發(fā)生在東亞的一個(gè)黃瓜材料中，后來(lái)傳播到歐洲，形成產(chǎn)量較高的黃瓜品種。黃瓜全雌系產(chǎn)生遺傳機(jī)制的揭示對(duì)于進(jìn)一步揭示性別決定機(jī)理具有重要的指導(dǎo)意義，并對(duì)將來(lái)培育高產(chǎn)黃瓜品種具有潛在的重要應(yīng)用價(jià)值。

    該研究得到了國(guó)家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目 、國(guó)家優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、科技部973項(xiàng)目及中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程的資助。（通訊員 李海芬）

    鏈接：http://www.plantcell.org/content/early/2015/05/22/tpc.114.135848.abstract