基于PLOP-FISH技术解析DNA串联重复序列揭示决明属植物的进化动力学机制

本研究针对植物基因组中丰富的DNA串联重复序列（TRs）在染色体重组和进化中的作用，由研究人员利用荧光原位杂交（FISH）技术结合决明属特异性预标记寡核苷酸探针，对11种Senna物种进行对比分析。结果揭示了9种TRs的分布受多倍体和非整倍化影响，其中StoTR01_86为保守标记，StoTR04_55为S. obtusifolia特有，TRs在非整倍体物种着丝粒周边区域富集。该研究为理解植物基因组进化与物种形成提供了新见解。

　　

植物基因组中广泛存在的DNA串联重复序列（Tandem Repeats, TRs）通过引发染色体重组，显著影响基因表达、基因组结构以及非整倍体化（dysploidy）介导的物种形成过程。决明属（Senna）作为豆科（Fabaceae）中一个形态与生态多样性极高的类群，兼具经济与药用价值，但其细胞遗传学研究一直面临挑战。为深入解析TRs在决明属核型分化、物种关系及进化趋势中的作用，研究者采用源自Senna tora的特异性预标记寡核苷酸探针（pre-labeled oligoprobes），通过荧光原位杂交（Fluorescence in situ hybridization, FISH）技术对11个物种进行了比较分析。

结果显示，9种TRs在染色体上的分布和定位存在显著差异，推测其受到多倍体化（polyploidy）和非整倍体化的共同影响。所有TRs在11个物种中均有检出，但分布模式和信号强度各异：StoTR01_86在除Senna reticulata外的所有物种中均为保守标记，而StoTR04_55仅存在于Senna obtusifolia中。StoTR03_178的分布表现出明显的多倍体相关性——在非整倍体物种中集中于着丝粒周边区域（pericentromeric regions），在二倍体中位于亚端粒区域（subtelomeric regions），而在多倍体中则同时出现在这两类区域。其余TRs的分布模式相较于S. tora也呈现高度多样性。

值得注意的是，TRs在非整倍体核型物种（如Senna aciphylla和S. obtusifolia）中含量更高，且主要富集于着丝粒周边区域——该区域被认为是染色体重组的热点。这些发现揭示了决明属内复杂的进化动力学与结构重排机制，为理解植物基因组进化与物种形成提供了重要线索。