近日，《分子生物學(xué)與進化（Molecular Biology and Evolution）》（IF=11.0）雜志在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心,，以下簡稱“基因組所”）汪鴻儒團隊與巴黎薩克雷大學(xué)Léo Planche博士,、俄羅斯國家研究型高等經(jīng)濟大學(xué)Vladimir Shchur教授,，以及美國加州大學(xué)伯克利分校Rasmus Nilsen教授的合作論文,，題為“Selfing promotes spread and introgression of segregation distorters in hermaphroditic plants”,。該研究對植物中大量已發(fā)表的雄性不育雜種不親和位點進行理論研究,，指出這些位點的遺傳本質(zhì)是一種孟德爾分離畸變因子,。研究進一步證明了：（1）雌雄同花植物系統(tǒng)中，自交有利于這類位點的傳播,，而之前領(lǐng)域內(nèi)一直認為自交是阻止這類位點傳播的機制,；（2）更正并且闡明了這些位點在稻屬中的演化歷史，發(fā)現(xiàn)這些位點經(jīng)?？缭轿锓N邊界,。由此，該研究揭示出一個反直覺的結(jié)論：很多雜種不親和的位點,，反而容易跨越物種邊界,。

孟德爾分離定律是遺傳學(xué)的一個基本規(guī)律，該定律指出任意一個遺傳位點上的兩個等位基因會以50%:50%的比例傳遞給后代,。然而,，基因組上往往存在孟德爾分離畸變因子（SD），這類因子會扭曲孟德爾分離比,，以超過50%的概率遺傳給后代,。SD被認為是基因組上“自私基因”，因為它們即使對宿主有害（如造成雄性不育雜種不親和）,，也可以在中種群中快速傳播,。SD廣泛存在于各種生命系統(tǒng)的基因組中，包括哺乳動物,、植物,、真菌等。

近期的分子遺傳學(xué)研究揭示,，SD往往有兩個或更多基因構(gòu)成,，形成“毒藥-解藥”模型。它們通過“毒藥”殺死其它等位基因,，而通過“解藥”使自己免疫,。針對這類“自私”、往往有害的因子,，宿主也演化出一系列機制，對其進行反制,。一直以來,，研究者認為自交可以阻止這類因子在群體中的傳播，自交可能是宿主演化出來抑制基因組內(nèi)自私基因傳播的機制。

本研究基于植物中大量已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的SD系統(tǒng),，并基于雌雄同花植物,，構(gòu)建了遺傳模型，進行了數(shù)據(jù)模擬研究,。證明了在該系統(tǒng)中,，自交反而促進SD的傳播。模擬研究揭示自交對SD傳播的促進作用主要通過兩個機制來實現(xiàn)：（1）自交降低了“毒藥”和“解藥”基因之間的有效重組率,；（2）自交通過“局部花粉富集”效應(yīng)增加了每個花朵中SD等位基因的比例,，而這兩個因素全部都有利于SD的傳播。研究進一步揭示,，SD在自交物種中的傳播依賴于初始基因頻率,，較高基因頻率有利于SD的傳播。而這一結(jié)果暗示,，SD很難通過一個新突變從群體中演化,，反而很容易出現(xiàn)在群體雜交過程中，以雜種不親和位點的形式（Bateson-Dobzhansky-Muller incompatibility）出現(xiàn),。

最后,，研究對水稻中已發(fā)表的雄性不親和雜種不親和位點進行分析，發(fā)現(xiàn)所有的位點都經(jīng)歷過遺傳漸滲,，修正了之前對于這些位點在稻屬中演化歷史的認識,。這些水稻中實證性數(shù)據(jù)也和上述理論模型高度吻合，證明SD在類似于水稻的雌雄同花植物中能夠傳播,，并且經(jīng)常穿越物種的邊界,。

水稻中大量雄性不育雜種不親和位點都發(fā)生了遺傳漸滲

綜上所述，本研究對植物中雜種不親和位點的重要研究進展進行了總結(jié)和理論提煉,，結(jié)合數(shù)據(jù)模擬和稻屬數(shù)據(jù)進化分析,，證明自交會促進孟德爾分離畸變因子（SD）在雌雄同花植物種群中的傳播，因此得出一個有趣而反直覺的結(jié)論：很多雜種不親和的位點,，反而容易跨越物種邊界,。

基因組所汪鴻儒研究員為該論文的第一作者兼通訊作者，加州大學(xué)伯克利分校Rasmus Nilsen教授為共同通訊作者,。該工作獲得了大鵬灣實驗室建設(shè)經(jīng)費,、中科院青藏高原所開放研究基金以及美國NIH基金會以及俄羅斯國家研究型高等經(jīng)濟大學(xué)基礎(chǔ)研究計劃的資助。

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https://academic.oup.com/mbe/article/41/7/msae132/7700362