悬停蝇Bittacus cirratus中额外B染色体的动态减数分裂行为与进化机制研究

研究人员针对真核生物中广泛存在但研究不足的额外B染色体（Supernumerary B chromosomes），以悬停蝇Bittacus cirratus为模型，首次系统揭示了其多态性形态（如点状、双着丝粒、环状）和独特的减数分裂行为（非孟德尔分离、纺锤体极性聚集等），提出B染色体可能通过快速结构变异和不对称分离驱动进化，为基因组可塑性研究提供了新视角。

　　

在真核生物基因组中，额外B染色体（Supernumerary B chromosomes）一直被视为神秘的"基因组乘客"。这些染色体不遵循孟德尔遗传规律，形态多变且功能未知，但其广泛存在于2800多个物种中，尤其在昆虫中占比高达70%。尽管前人研究表明B染色体可能影响宿主适应性，但其起源机制、减数分裂行为及进化意义仍是未解之谜。悬停蝇Bittacus cirratus作为长翅目（Mecoptera）的代表物种，因其独特的染色体行为和稳定的XX/XO性别决定系统，成为破解这些问题的理想模型。

西北农林科技大学的研究团队通过系统的细胞遗传学分析，首次在悬停蝇中发现了0-5个高度多态的B染色体。这些染色体展现出从微小点状到巨大卷曲形态的连续变异，并在减数分裂中表现出三种突破性保留机制：与非同源染色体关联、纺锤体极性聚集以及通过体积优势形成不对称纺锤体。相关成果发表于《COMPARATIVE Cytogenetics》。

研究采用雄性幼虫精巢制备染色体标本，结合吉姆萨染色和DAPI荧光染色技术，对76个有丝分裂中期细胞和100个减数分裂II期细胞进行计数分析。通过ImageJ软件量化染色体参数（臂比r=L/S、着丝粒指数i=S×100/RL），并统计交叉频率（平均23.5/细胞）。

多态性染色体
研究发现悬停蝇二倍体数2n=30+XO+0-5B，B染色体可分为三类：大于A染色体、与A染色体相当、小于A染色体。其中环状和双着丝粒等特殊形态占比达34%，暗示其经历快速结构重组。

减数分裂特征
B染色体在减数分裂I期主要以单价体形式存在（偶见二价体/三价体），交叉频率仅1.5/对，显著低于A染色体。关键发现包括：性染色体提前移向一极；70%环状B染色体在后期I丢失；60%的次级精母细胞存在≥2条的B染色体数量差异，证实其驱动积累现象。

进化假说
基于A染色体高频重排现象，研究提出B染色体起源于多条A染色体断裂后的"粘性末端"融合假说：原始A染色体断裂后，通过重复（duplication）、倒位（inversion）和易位（translocation）等事件，最终形成稳定遗传的B染色体。

这项研究不仅首次在长翅目中发现B染色体，更揭示了其通过结构变异和减数分裂驱动实现基因组快速进化的新机制。特别值得注意的是，具有丰富B染色体的B. cirratus种群分布范围远超近缘物种，暗示这些"基因组寄生虫"可能通过增强宿主适应性促进物种扩张。该成果为理解真核生物基因组可塑性提供了关键案例，也为昆虫染色体进化研究树立了新范式。