小麦异源六倍体有丝分裂向减数分裂的染色体转变机制及同源染色体配对抑制研究

为解决小麦异源六倍体（allohexaploid）中染色体行为调控的难题，研究人员通过细胞学（cytology）分析春软粒小麦Milturum 553单体系列，揭示了减数分裂启动的关键机制：染色体早期螺旋化（early spiraling）和着丝粒共定向（co-orientation）触发有丝分裂-减数分裂转变，空间隔离（spatial cultivation）和着丝粒动态重定向有效抑制同源染色体（homoeolog）配对，为多倍体作物遗传稳定性研究提供新见解。

　　

这项研究通过系统分析春软粒小麦Milturum 553单体系列在减数分裂I期（meiosis I）的单价染色体（univalent）行为，首次提出染色体从有丝分裂（mitosis）向减数分裂转变的双阶段触发模型：首先是染色体在单倍体组（haploid set）初始极区的早期螺旋化（early spiraling），随后着丝粒（centromere）在该区域实现共定向排列（co-orientation）。有趣的是，同源染色体（homoeolog）的配对抑制竟通过"空间栽培"（spatial cultivation）这种物理隔离策略实现。更妙的是，当细胞面临遗传危机时，系统会智能切换着丝粒的共定向对象——将初始极区的同源染色体（homomolog）替换为其他染色体，这种动态调控机制如同给染色体装上了"智能导航系统"。研究不仅揭示了多倍体小麦维持基因组稳定的分子把戏（molecular trick），还为作物遗传改良提供了新的靶点（target）。