历时10年 学校揭秘桑树两套染色体基数

来源:西南大学

2022年第11期 总第1513期

2月8日，学校家蚕基因组生物学国家重点实验室发布消息，实验室历经10年研究，揭秘桑树有14条和7条两套染色体基数。相关成果受到媒体广泛关注。这一研究成果，打破人们以往“一种生物只有一套染色体基数”的认知，为今后桑树的远缘杂交育种、产业发展、以及其它基础研究工作，提供更为精确的指导。

桑树是我国重要的生态、经济树种。中国工程院院士、学校家蚕基因组生物学国家重点实验室创始人向仲怀教授称，由于桑树具有异常丰富的多倍体类型，在过去的1亿年中，桑树基因的进化速度大约是蔷薇目其他物种的3倍。目前，全球共有30余种、7000余份桑树种质资源。有的桑树叶蛋白质含量高，利于家蚕产丝;有的桑树汁含有丰富的抗病虫物质，具有较高的药用价值;有的桑树能够在盐碱地、戈壁滩等环境下生存，可作为生态修复的树种。

如何理清桑树种质资源，从成千上万的桑树种质中梳理出核心优势种质?向仲怀带领的研究团队将目光聚焦遗传物质的承载体——染色体上。

一直以来，人们认为生物只有一套“染色体基数”，比如人体细胞由一套46条的染色体构成。以往的研究文献将桑树染色体基数定为14条——这是此前桑树染色体所可获悉的最小值，并以此作为桑树基因组测序的单倍体。

在2012年，团队在进行桑树全基因组测序时发现：有的桑树染色体基数是7条。如今，历时10年，团队采用FISH(荧光原位杂交)技术反复确证判明，桑树的染色体基数存在14条与7条共存的情况。

“14条和7条都是组成桑树最小遗传单位的染色体组。”学校家蚕基因组生物学国家重点实验室副主任、何宁佳教授介绍，团队经过无数次的比对、筛选，鉴定出桑树的倍性水平、绘制出染色体核型图;并发现7条和14条这两套染色体之间，并不是简单的倍数关系，不能相互取代，“二者可以通过自身一部分染色体融合或者断裂的方式，变异成对方的一部分。”

基于大量的研究，团队创造性提出“桑树染色体断裂-融合循环”理论，相关论文于今年1月发表于中国科技期刊卓越行动计划领军类期刊《园艺研究》上。

“这项成果将为桑树的种质资源乃至其他生物学研究提供新的思维路径。”向仲怀表示，接下来，团队将运用泛基因组方式，寻找桑树的“祖先种”，绘制桑树亲缘关系的家谱，为桑树学科和产业的发展奠定坚实基础。