小麥染色體配對和減數分裂重組分子機制取得重要突破

（2021.2.7 Plant Biotechnology Journal ）

染色體配對和減數分裂重組的遺傳學由于許多作物的異源多倍體性質而變得復雜，這在植物界是一個普遍的特征。例如，六倍體面包小麥（AABBDD 2n=6x=42）是由三個二倍體經兩個連續的種間雜交而產生，有三組相關的同源染色體。遺傳學和細胞遺傳學研究表明，小麥在減數分裂過程中存在幾個配對的同源（Ph）位點，只有相同亞基因組（AA、BB或DD）的同源染色體配對和重組，才能保證小麥在減數分裂過程中表現為二倍體。控制同源重組的兩個主要位點分別位于染色體臂5BL和3DS上，分別命名為Ph1和Ph2。相比于Ph1，Ph2的誘發基因序列尚未確定。明確Ph2的遺傳控制及其作用機制，將為開發近緣種外源基因導入面包小麥種質資源提供重要的科學依據。

近日，Nature Communications在線發表了一篇題為“Ph2 encodes the mismatch repair protein MSH7-3D that inhibits wheat homoeologous recombination”的文章，該文作者進行了Ph2的定位克隆和小麥DNA錯配修復蛋白MSH7-3D作為同源重組關鍵抑制子的功能驗證，解決了一個長達半個世紀的問題。

在本研究中，作者通過對已知突變體（ph2a和ph2b）的高通量外顯子組和轉錄組測序，以及3DS缺失系系列和獨立的EMS誘導突變體的細胞遺傳學分析，報導了關鍵同源染色體配對抑制基因Ph2的鑒定和功能驗證。證明了：（1）Ph2位于3DS上從64.9到79.2Mb的14.3Mb的區域內;（2）TaMSH7-3D是唯一一個位于該區域的基因，其包含一個容易影響ph2b蛋白序列的EMS衍生SNP;（3）另一個TaMSH7-3D突變體在同源和同源重組方面再現了ph2表型;（4）除了偶然發現的TaMSH7-3D外，能夠排除所有先前提出的Ph2候選基因。

綜上所述，本研究利用最新的遺傳和生物信息資源，通過鑒定TaMSH7-3D，回答了一個50年前關于Ph2誘發因子的問題。這項工作為異源多倍體減數分裂重組的分子調控提供了基礎，并為更有效、更靈活地獲取遺傳多樣性開辟了道路。