Hortic Res | 石河子大学李鸿彬/谢全亮/孟状团队发现苜蓿自然染色体的畸变倾向性

近日，石河子大学生命科学学院李鸿彬、谢全亮、孟状团队在Horticulture Research上发表了题为Oligo-FISH barcode chromosome identification system provides novel insights into the natural chromosome aberrations propensity in the autotetraploid cultivated alfalfa的研究论文，报道了苜蓿自然染色体畸变倾向性新发现。

苜蓿被誉为“牧草之王”，其适应性强、产量稳定、营养价值高，被广泛应用于饲草行业，是解决我国饲料蛋白质供求矛盾的重要牧草。但是，紫花苜蓿多为复杂的同源四倍体，目前对紫花苜蓿的染色体遗传变异规律和机制仍知之甚少，严重阻碍了紫花苜蓿种质材料的高效利用和染色体工程育种发展。

图1 苜蓿染色体鉴定的Oligo-FISH条形码探针开发

针对这个科学问题，石河子大学生命科学学院孟状课题组开发了一整套苜蓿染色体特异鉴定“条形码”细胞学标记（图1），结合新兴的寡核苷酸荧光原位杂交技术揭示了10个栽培苜蓿的染色体核型进化差异以及染色体大片段丢失/非整倍体变异事件（图2）。

图2苜蓿品种非整倍体及大片段缺失鉴定

大规模群体细胞学分析结果表明紫花苜蓿的2号染色体比其他染色体更容易发生自然染色体畸变。通过比较生物信息学分析发现2号染色体作为基因组中最小的染色体，其四条同源拷贝间PAVs差异却是所有染色体中最大的（图3），这表明同源拷贝间大的PAV差异很可能为自然染色体畸变倾向性提供了物理基础。

图3 同源四倍体紫花苜蓿1 -8号染色体4个同源拷贝间的DNA序列变异

综上，该研究建立了一整套可用于苜蓿染色体研究的新型细胞学技术体系，并为同源多倍体紫花苜蓿自然染色体畸变倾向性的发生机制提供了新的见解，有助于深入了解同源多倍体物种遗传、变异和进化规律。课题组将利用这一新兴技术工具深入开展新疆苜蓿的染色体进化研究，为新疆苜蓿野生种质资源的高效利用和畜牧业产业发展提供强有力支撑。

石河子大学生命科学学院孟状副教授为论文第一作者兼通讯作者，石河子大学生命科学学院研究生郑仟和王伟为论文共同第一作者，谢全亮副教授和李鸿彬教授为论文共同通讯作者。该工作得到了新疆维吾尔自治区“天池英才”青年博士人才项目、石河子大学高层次人才科研启动资金项目、国家自然科学基金青年科学基金项目、兵团科技创新人才计划项目、兵团重点领域科技攻关计划项目的资助。

第一作者兼通讯作者简介：孟状，男，博士，副教授，硕士生导师，国家自然科学基金青年基金获得者，新疆维吾尔自治区天池英才青年博士人才支持计划获得者，石河子大学青年拔尖人才计划入选者。主持国家自然科学基金青年科学基金、新疆生产建设兵团自然科学基金面上项目、新疆维吾尔自治区青年博士人才基金等项目6项，目前以第一或共同作者身份在Horticulture Research，Theoretical and Applied Genetics，Industrial Crops and Products，The Crop Journal，Genome Biology，Plant Communication，BMC Plant Biology，Frontiers in Plant Science等国际主流SCI期刊上发表文章。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhae266