中国科学家破解植物多倍化进化之谜

由中国农业科学院蔬菜花卉研究所 王晓武 科研团队和美国科学院院士 Michael Freeling 科研团队合作，对植物基因组多倍化进化进行了深入研究，发现了转座子甲基化调控基因分化和多基因组分化的表观遗传机制，相关研究结果于3月24日在线发表于国际权威学术杂志《美国科学院院刊》（PNAS）上。

植物在进化过程中通过基因组加倍（多倍化）的扩增方式进行自我进化和适应自然环境。随着 DNA 测序技术的快速发展，越来越多的植物基因组被公布，通过比较基因组学来阐明植物多倍化进化机制成为可能。

该研究以之前完成的白菜基因组序列为基础，发现白菜基因组可以被划分为 3 个亚基因组，而且存在一个基因数量显著超过其它亚基因组的优势亚基因组，并且该基因组同时在基因表达上也具有优势。

经过深入研究，同时发现转座子（转座子是广泛存在于植物基因组上的一类重复序列元件）在亚基因组水平对基因表达具有重要影响，是 3 个亚基因组基因表达分化的重要因素；小RNA（smRNA）通过沉默转座子从而沉默附近基因的方式，促进了优势亚基因组的形成，从而造成了基因组层面的分化。

两种分化机制的阐明，将为解释杂交优势现象和 C 值悖论（物种结构复杂程度与基因组大小无关）提供指导。该理论成果将对基因组进化和植物遗传育种产生重要影响。

据悉，王晓武科研团队长期从事白菜等芸薹属植物基因组的研究，该成果是继 2013 年明确芸薹属及其近缘物种的共同祖先基因组后，在植物进化方面又一突破性进展，也是中国农科院国际合作的又一成功实例。该研究得到了科技部973、863，国家自然科学基金等项目的资助。