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【67777.com】遗传突变分子机制研究获进展

文章作者:产品测评 上传时间:2019-12-01

我校生命科学学院田大成/杨四海教授课题组近日在基因转换相关研究中取得重要进展,其研究成果《Tetrad analysis in plants and fungi finds large differences in gene conversion rates but no GC bias》于11月20日发表于Nature Ecology & Evolution (https://www.nature.com/articles/s41559-017-0372-7)。我校博士研究生刘昊轩,黄驹和孙晓光是该论文的共同第一作者。杨四海教授和英国巴斯大学劳伦斯教授是该论文的共同通讯作者。

67777.com,突变是重要的生物现象,它提供了物种变异和演化的最原始材料。南京大学生命科学学院田大成课题组与巴斯大学Laurence D. Hurst教授合作,在突变与杂合度的相关性研究中取得重要进展,研究成果日前在线发表于《自然》。

基因转换事件能够实现同源序列之间遗传信息的单向转移,是基因重组的重要形式,在生物遗传与演化过程中起到重要的作用。但基因转换的精确检测存在较大难度,导致不同方法得到的结果差异较大,且存在广泛争议。为了对基因转换进行系统的研究,田大成/杨四海课题组采用四分孢子全基因组重测序方法,选取酵母、脉孢菌、衣藻和拟南芥为实验材料,使用统一的方法对各种不同生物的基因转换进行了研究。研究结果表明,基因转换改变的遗传标记比例在不同物种间可以达到三个数量级的差异,酵母中有2%的标记被转换,而植物中仅有0.005%的标记被转换。各组四分孢子间基因转换发生频率的差异87.5%以上来自物种间差异,且这些差异很大程度上是由物种间重组率和重组片段长度的不同所造成。尽管在三个物种中都发现明显的GC含量与重组间存在显著的相关性,但与前人的研究结果不同,在所选物种中都未发现明显的AT->GC基因转换偏好,该结果将带给我们对基因转换事件的重新认知:基因转换的GC偏好可能不具备普遍性;GC含量同基因转换间的相关性可能与基因转换的GC偏好无关,Ka/Ks的计算在这些物种中不会受到基因转换影响,基因转换不足以解释重组的演化。这项研究对于理解重组,特别是基因转换事件在生物演化中的地位有着重要的科学意义。

杂合现象是指生物体内来自双亲的两套同源染色体存在一定差异的现象,这一现象广泛存在于各种生物,也是杂种优势形成的主要原因。在减数分裂过程中,双亲染色体间会密切地相互作用,这一时期同时也是可遗传突变发生的关键时期,而在此过程中双亲染色体的差异对突变率究竟有何影响一直是一个未解之谜。

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田大成课题组以拟南芥和水稻为主要实验材料,通过比较杂交个体和纯合个体产生后代的突变率,发现了杂交个体的后代突变率可以达到纯合体的3倍以上,而且杂交后代中杂合区域的突变率也高于纯和区域,杂合度越高的区域发生突变的可能性也越高。研究还发现减数分裂中发生重组的断点和杂合度与突变率之间也存在正相关关系,暗示了重组可能也参与了这一过程。这些证据都说明双亲染色体之间的差异可能有着潜在的促进突变作用。

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