整合分子细胞遗传学平台能够实现小麦背景下中间偃麦草染色质及其结构修饰的精确表征

《Theoretical and Applied Genetics》：An integrated molecular cytogenetic platform enables precise characterization of Thinopyrum ponticum chromatin and its structural modifications in wheat background

　　

摘要

核心信息

通过整合非变性荧光原位杂交（ND-FISH）、寡核苷酸荧光原位杂交染色和染色体显微切割技术，我们建立了针对十倍体Thinopyrum ponticum的综合平台，实现了核型分析、测序和分子标记开发，为小麦育种中异源染色质的靶向渐渗和利用提供了精确工具。

摘要

Thinopyrum ponticum（Podp.）Barkworth & D.R. Dewey 是小麦的一种十倍体野生近缘种，是改良小麦非生物胁迫耐受性和抗病性的宝贵遗传资源库。然而，其复杂的基因组结构和多倍体特性长期以来一直阻碍了小麦-Thinopyrum渐渗系的精确基因组组装和单条染色体的全面特征解析。在本研究中，我们通过整合细胞遗传学方法，将非变性荧光原位杂交（ND-FISH）与基于寡核苷酸混合池的荧光原位杂交（Oligo-FISH）染色相结合，建立了Th. ponticum各单条染色体的参考核型。随后，该平台被应用于小麦-Th. ponticum部分小种间杂种'Agronana'的细胞遗传学分析。免疫染色检测表明，Thinopyrum染色体在小麦遗传背景下仍能维持正常的着丝粒组蛋白定位，并表现出独特的甲基化模式。鉴于Thinopyrum物种的6染色体组含有多个优良抗性基因，我们对Th. ponticum的6J^SS染色体进行了显微切割和测序，生成了一项基因组资源，可实现比较基因组分析和目标功能基因发现。种子贮藏蛋白谱分析进一步验证了各种小麦-Thinopyrum衍生系中Thinopyrum渐渗片段的特异性。综上，本研究建立了一套整合分子生物学和细胞遗传学的综合平台，用于准确鉴定和组装Thinopyrum染色质，从而加速其农艺优良性状在小麦改良中的靶向渐渗和有效利用。