黑麦中“自私”的B染色体之谜

有些染色体，如B染色体，可以增加自己的遗传率为自己的优势。这些额外的染色体存在于许多植物、动物和真菌中，它们依靠各种策略来避免随着时间的推移而被淘汰，因为大多数生物体倾向于去除非必要的遗传元素。然而，B染色体避免消除的遗传机制尚不清楚。由IPK莱布尼茨研究所领导的一个国际研究小组在黑麦B染色体上发现了可能负责调节这一过程的基因。今天，研究结果发表在《自然通讯》杂志上。

　　

与A（标准）染色体不同，多余的B染色体不需要生物体的正常生长和发育，截至2024年，在所有真核生物门的近3000种物种中发现了B染色体。大多数B染色体在低数量时不会产生可检测的选择性后果，但数量增加会导致表型畸变和生育能力降低。为了避免消除，许多B染色体影响细胞分裂，并在此过程中增加其拷贝数。这种现象被称为染色体驱动。因此，“自私的”B染色体只有在它们的生存受到威胁而不是为了植物的利益时才会活跃起来。

B染色体系统的驱动机制已经在许多物种和环境中使用各种技术进行了研究，从经典遗传学到细胞遗传学。但是，尽管B染色体是研究染色体驱动潜在机制的理想测试案例，但B染色体研究只能缓慢地利用DNA测序热潮的数据爆炸：B染色体结构高度复杂，重复和众多，所有这些都使它们对假分子水平的染色体组装具有抗性，特别是在长读测序领域的最新发展之前。因此，对控制染色体驱动的特定机制的基因水平的深入了解是严重有限的，并且涉及这一现象的特定候选基因到目前为止尚未确定。

为了确定黑麦B染色体上的驱动控制因子，由IPK莱布尼茨研究所领导的国际研究小组首先缩小了驱动控制区域的大小。接下来，研究人员使用长DNA读数，将黑麦B染色体组装成一个约430 mb长的假分子，并进行了详细的转录组分析。该研究的第一作者陈建勇解释说：“利用一个新组装的B染色体假分子，我们确定了五个候选基因，它们作为染色体驱动调节因子的作用得到了其他研究的支持。”IPK“染色体结构与功能”研究小组负责人Andreas Houben教授强调说：“DCR28基因可能负责调节这一过程，它脱颖而出。”结果表明，B染色体来源于全部7条黑麦标准A染色体的片段。

这些发现也可能有助于研究基于染色体不均匀分布的遗传疾病。