作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2021/2/3 19:45:43
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端粒越长开花越早

 

端粒长度的自然变化对生物的重要意义是什么?之前有研究人员通过对拟南芥、玉米进行数量遗传性状研究,发现端粒长度自然变异是一个可遗传的复杂性状。最近的一种假说是,端粒越短,某些生物体的生命节奏越快。

近日,《植物细胞》在线发表了美国纽约大学Michael D. Purugganan团队的研究论文。该文发现植物端粒越长,开花时间越早。

尽管人们对端粒长度与动物的生命周期——例如衰老之间的联系感兴趣,但植物的端粒长度进化如何影响生命周期和生活史性状,以及是否可以作为自然选择的重要依据,仍是一个悬而未决的问题。

该研究利用拟南芥“1001基因组计划”的重测序数据进行分析,发现拟南芥基因组中丰度最高的串联重复序列是k-mer AAACCCT,该序列是植物最典型的端粒重复序列。研究人员分析获得的端粒重复序列拷贝数、末端片段长度之间的相关性,发现端粒重复序列拷贝数和末端片段长度呈显著正相关。

为了探究拟南芥端粒长度是否存在遗传基础,研究人员进行全基因组关联分析,发现7个有单核苷酸多态位点(SNPs)的基因区域和端粒长度变化显著相关,其中一个SNP位点位于端粒逆转录酶(TERT)基因的区域。

研究人员在水稻、玉米上同样也发现了显著性的SNP位点标记,但是拟南芥、水稻、玉米之间没有重叠的显著性SNP位点,说明端粒长度变化在遗传结构上存在差异。

那么,生态型端粒长度分布是否具有地理分布基础?研究人员比较了端粒长度和不同经纬度相关性,发现端粒长度和经纬度呈负相关。

之前有研究报道,具有较短端粒的生物体有较快的生活节奏。然而,在该研究中,通过比较拟南芥、水稻、玉米的不同发育时期和端粒长度变化之间的相关性,作者发现端粒长度和开花时间呈负相关,即端粒越长,开花时间越早。

研究结果表明,生活史特征与染色体完整性之间存在联系。该研究进一步指出了这种相关性的几种可能原因,包括更长的端粒在发育速度更快(因此开花较早)的植物中可能更具适应性的可能性。

总之,该研究揭示了染色体结构本身可能是与植物生命史策略相关的适应性状。这为未来解释植物端粒长度变化和细胞分化速率的关系、利用引起不同生命阶段的植物端粒长度变化的选择以及分子遗传机制来说明植物端粒长度多态性,提供了重要依据。

相关论文信息:https://doi.org/10.1093/plcell/koab022

 
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