单倍体植物性染色体演化之谜:微染色体、消失染色体与巨型染色体的进化博弈

【字体: 时间:2025年04月16日 来源:Proceedings of the National Academy of Sciences 9.4

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  为解决单倍体生物性染色体(X/Y)演化机制与二倍体差异的核心问题,研究人员系统综述了非重组区域(non-recombining regions)的基因组特征。研究发现单倍体性染色体同样存在基因退化(gene degeneration)现象,并提出基因重复(gene duplication)至常染色体的新假说,为理解性染色体演化普适规律提供了跨倍性比较框架。

  生命科学界对性染色体演化的认知长期聚焦于二倍体生物,而单倍体植物的性染色体却暗藏玄机。最新研究揭示,这些"基因组独行侠"同样演化出非重组区域(non-recombining regions),其染色体呈现两极分化:有的退化成基因荒漠般的微染色体(microchromosomes),有的却膨胀为布满重复序列的巨型染色体(giant chromosomes)。有趣的是,尽管单倍体理论上应避免穆勒棘轮(Muller's ratchet)效应,其性连锁基因仍出现显著退化——这颠覆了"单倍体免疫基因退化"的传统认知。研究者提出创新性假说:当性连锁基因"跳槽"到常染色体形成功能备份(gene duplication),原基因副本便可能加速退化,这种"备份即抛弃"的演化策略在二倍体中也存在。该发现为性染色体演化理论补上了关键拼图,同时留下待解谜题:为何某些染色体选择"瘦身消失"而另一些却"暴饮暴食"?基因组测序技术和比较基因组学将成为破解这些进化悖论的金钥匙。
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