生科院田大成团队在植物体细胞突变与重组的研究取得系列研究进展

　　

  南京大学生科院田大成团队长期致力于基因组变异(包括突变与重组)的产生规律与影响因素研究，以及相关变异对基因功能演化的影响，该课题组近日在该研究方向上取得多项研究进展，分别发表在进化生物学领域重要期刊《Molecular Biology and Evolution》（5y-IF=18.6）生物学领域重要综合期刊《PLoS Biology》(5y-IF=9.5; NI指数期刊）及植物学领域重要期刊《The Plant Journal》上。

 

  在这三篇文章中，该课题组围绕着遗传与进化生物学的最根本的问题，基因组突变与重组，以水稻和柳树为材料，利用高通量测序技术，准确的检测了水稻与柳树的体细胞分裂突变率及重组率，揭示了体细胞变异对植物遗传多样性的潜在贡献；通过以Dof基因家族作为案例，进一步评估了遗传变异对该基因家族功能演化的重要影响。相关工作得出了以下重要结论：（1）第一次在植物中系统的评估了有丝分裂基因转换的频率和规律（图1），发现同酵母有丝分裂一样，植物有丝分裂同样存在长片段的基因转换事件（>50kb）；（2）揭示了植物中有丝分裂过程中的基因转换事件对植物遗传多样性演化的贡献不亚于减数分裂基因转换事件；（3）发现植物中存在非常早期的细胞家系隔离现象（图2），影响了不同分生组织细胞家系中体细胞突变积累的情况，进而影响了体细胞突变在后代中的遗传；（4）发现植物产生的不定根来源于单个干细胞，而叶片等器官则来源于多个干细胞；（5）系统追踪了Dof基因家族在水稻、高粱和蒿草中的演化过程（图3），发现在全基因组复制事件之后，Dof基因会快速积累遗传变异，并在之后长时间保持稳定。

图1. 利用SD1体系检测水稻体细胞重组事件

图2. 柳树早期干细胞家系的隔离现象

图3. Dof基因家族演化历史

围绕这一研究主题，课题组之前已先后在Nature (2015, 2008)、PNAS(2012, 2013, 2018, 2019)、Nature Ecol Evol (2018)、Nature Plants (2019)、Mol Biol Evol (2008,2009a, 2009b,2017,2021)、Genome Biol (2015, 2020)、PLos Biol (2019,2021)等国际著名期刊发表多篇高质量研究论文，得到国内外同行的广泛关注。

 

该研究得到国家自然科学基金、国家转基因生物新品种培育重大专项、中央高校基础科研经费以及江苏协同创新中心的支持。同时也特别感谢学校、医药生物国家重点实验室及生科院对课题组的一贯支持。

 

 

 

文章链接：

 

https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3001164

https://academic.oup.com/mbe/advance-article/doi/10.1093/molbev/msab286/6375452

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/tpj.15516