女博导甲基化研究成果登Genome Research

　　

生物通报道，美国威斯康辛大学麦迪逊分校园艺系，中国南京农业大学农学院作物遗传与种质创新国家重点实验室，美国夏威夷农业研究中心，伊利诺斯大学植物生物学系的研究者近期在《Genome Research》（影响因子11.2）上发表文章，解析番木瓜原始Y染色体的雄性特异区中DNA甲基化和异染色质化，初步揭示了性染色体的起源变化机制。

 

该研究是在通讯作者蒋继明教授的指导下完成的，蒋继明（Jiming Jiang）是美国University of Wisconssion--Madison终身教授（full professor），国际著名植物遗传学家。是国际上“植物分子细胞遗传学”研究领域的开创者之一，并完成了第一个植物着丝粒的测序。在水稻的着丝粒结构与功能的研究方面取得多项重要发现。近年来在《Nature Genetics》、《Plant Cell》、《PNAS》等国际著名杂志发表论文数十篇。

 

威斯康辛大学的张文立博士与南京农业大学的王秀娥教授为并列第一作者。

 

据科技日报报道，番木瓜（papaya)是一种不同寻常的植物，因为它有三性－雄株、雌株和雌雄同株。番木瓜怪异的性别决定系统吸引了众多科学家的研究兴趣。性染色体通常被认为是从常染色体进化而来的， X-Y染色体的分化是通过抑制重组实现的。在前期研究中，夏威夷农业研究中心的Ming和他的同事发现番木瓜的雄性染色体区域（Male specific region of Y, MSY）没有发现重组，这进一步说明它是一条初始的性染色体。番木瓜雄性区域很小，约占该条染色体的10％，这个雄性区域似乎已经丢失了一些编码蛋白的DNA，这种丢失通常被认为是Y染色体从X染色体中分化的一个步骤。番木瓜的雄性区域是刚刚开始从常染色体分化，因此番木瓜可以作为模式物种研究性染色体的起源进化机制。

 

该论文利用DNA分子原位杂交和免疫荧光分析研究了重组抑制如何从性别决定区域延展到整条Y染色体。研究发现MSY约占Y染色体全长的13%, Y染色体的着丝粒位于MSY内，与X染色体对应的区域相比，MSY积累了更多DNA, 导致在该区域X和Y染色体配对异常。DNA分子原位杂交发现MSY区域有4个MSY特异的异染色质疖（knob），免疫荧光分析揭示MSY区域与X染色体相应区域已有较大分化、而且高度甲基化，这些研究结果表明，在性染色体进化的早期阶段，DNA甲基化和异染色质化发挥了重要作用。

 

王秀娥

女，教授，博士生导师。1987年毕业于北京农业大学农学专业，获硕士学位；1993、1996年毕业于南京农业大学作物遗传育种专业，获硕士、博士学位。长期从事植物遗传育种、染色体工程和基因组学研究，先后主持国家自然科学基金、国家863项目、农业部948、江苏省自然科学基金和科技攻关项目10项。参加国际合作项目1项，其他国家、省部级项目18项。近年来获得科技成果3项，发表论文近30篇，参编教材1部，培育小麦新品种2个，获新品种保护权2项，申请专利3项。

 

原文检索：DNA methylation and heterochromatinization in the male-specific region of the primitive Y chromosome of papaya

【Abstract】

Sex chromosomes evolved from autosomes. Recombination suppression in the sex-determining region and accumulation of deleterious mutations lead to degeneration of the Y chromosomes in many species with heteromorphic X/Y chromosomes. However, how the recombination suppressed domain expands from the sex-determining locus to the entire Y chromosome remains elusive. The Y chromosome of papaya (Carica papaya) diverged from the X chromosome approximately 2–3 million years ago and represents one of the most recently emerged Y chromosomes. Here, we report that the male-specific region of the Y chromosome (MSY) spans ∼13% of the papaya Y chromosome. Interestingly, the centromere of the Y chromosome is embedded in the MSY. The centromeric domain within the MSY has accumulated significantly more DNA than the corresponding X chromosomal domain, which leads to abnormal chromosome pairing. We observed four knob-like heterochromatin structures specific to the MSY. Fluorescence in situ hybridization and immunofluorescence assay revealed that the DNA sequences associated with the heterochromatic knobs are highly divergent and heavily methylated compared with the sequences in the corresponding X chromosomal domains. These results suggest that DNA methylation and heterochromatinization play an important role in the early stage of sex chromosome evolution.