时间：2025-05-13 09:55 来源：中国农业科学院蔬菜花卉研究所 团队前期研究解析了菠菜栽培种的性别决定区域，包括10 Mb的雄性特异区域（YDR）以及位于其两侧的14.1 Mb的大规模倒位。初步研究明确了栽培种与其野生近缘种S. turkestanica（分化时间大约为0.8百万年）具有相似的性别区域，而分化时间更远的野生种S. tetrandra（分化时间大约为6.3百万年）则具有完全不同的性别决定区域，且不含有YDR区域。基于此，提出两种假说，（1）转换假说；（2）快速退化假说。
该研究发现S. tetrandra包含一个约133 Mb的性别连锁区域，远大于栽培种和S. turkestanica野生种（仅12%的染色体区域为性别连锁区域）。通过Illumina以及长读长测序技术，组装了S. tetrandra的X和Y染色体性别连锁区域，且发现性别连锁区域的形成经历过两次演化断层（Evolutionary strata）。然而，古老的演化断层（Stratum 1）在X和Y染色体具有较好的共线性，并且基因退化程度较低，仍保留部分祖先基因。年轻的演化断层（Stratum 2）位于着丝粒附近，虽然演化时间更短，却出现更严重的基因丢失和重复序列积累。这一现象可能暗示染色体区域固有特征（如重组频率）可能影响性染色体的退化。
系统发育等分析支持性染色体转换（Turnover）模型，而非快速退化假设。具体的说，菠菜栽培种和S. turkestanica的性别连锁区域是起源于一次来自S. tetrandra野生种X染色体的转换，形成新的雄性决定位点；而S. tetrandra保留了更原始的性染色体状态，最终形成超大（～133 Mb）的性别连锁区域。
综上，本研究通过多组学整合分析，破译了S. tetrandra的性别连锁区域及其演化规律，不仅深化了对植物性别进化机制的理解，也为解析菠菜性别决定机制奠定基础。
中国农业科学院蔬菜花卉研究所折红兵研究员（所聘）、刘志远副研究员为本文的共同第一作者；中国农业科学院蔬菜花卉研究所钱伟研究员、程锋研究员、英国爱丁堡大学Deborah Charlesworth为本文的共同通讯作者。本研究得到了蔬菜生物育种全国重点实验室、基本科研业务费（IVF-BRF2023002）、中国农业科学院青年创新专项（Y2023QC07）、中国农业科学院科技创新工程项目（CAAS-ASTIP-IVFCAAS）以及现代农业产业技术体系项目（CARS-23-A-17）的资助。
论文链接： http://doi.org/10.1111/nph.70165
