桑樹有兩(liang) 套染色體(ti) 基數？ 西南大學十年研究首次揭秘

　　不同於(yu) 人或動物，桑樹有兩(liang) 套染色體(ti) 基數。近日中國科技期刊《園藝研究》發表了西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室（以下簡稱實驗室）論文《川桑和白桑在進化過程中的染色體(ti) 重構與(yu) 數目的改變》，在世界上首次發現桑樹有14條和7條兩(liang) 套染色體(ti) 基數，並提出“桑樹染色體(ti) 斷裂-融合循環”理論。 這一研究成果為(wei) 繪製桑樹親(qin) 緣關(guan) 係“家譜”奠定了基礎，也將為(wei) 桑樹學科和產(chan) 業(ye) 發展提供更精準的指導。

　　從(cong) 發現到確認、提出理論並證明，西南大學桑樹團隊用了10年。為(wei) 了實驗不中斷，節假日工作也成為(wei) 研究團隊的習(xi) 慣。

　　2月10日，科技日報記者來到實驗室探尋這一成果背後的故事。

　　曆時10年破解桑樹染色體(ti) 之謎

　　桑樹，是我國傳(chuan) 統的鄉(xiang) 土樹種，也是重要的生態、經濟樹種。截至目前，全球共有30餘(yu) 種、7000餘(yu) 份桑樹種質資源，我國占世界桑樹種質資源超過50%。

　　“除了養(yang) 蠶之用，桑樹還是良好的水土保持、生態修複的樹種。”團隊成員梁九波副教授說起桑樹就滔滔不絕，他說西南大學家蠶基因組生物學國家重點實驗室曾經發布了世界上首張家蠶基因組框架圖，在蠶的研究上走在前列。作為(wei) 實驗室領頭人，中國工程院院士向仲懷提出要研究好桑樹，讓桑樹發揮更大的作用。

　　“桑樹染色體(ti) 倍性極為(wei) 豐(feng) 富，這讓它有快速適應不同環境的能力。”梁九波解釋，桑樹中的染色體(ti) 數目總計10種，如新疆藥桑染色體(ti) 數目達到了308條，是已知植物之最。團隊通過基因測序發現桑樹其實屬於(yu) 薔薇目，單在過去的1億(yi) 年中，桑樹基因的進化速度大約是薔薇目其他物種的3—4倍。

　　為(wei) 了厘清桑樹各類種質資源及之間的“親(qin) 緣”關(guan) 係，在成千上萬(wan) 的桑樹種質中梳理出利於(yu) 養(yang) 蠶、藥用、生態修複等的核心優(you) 勢桑樹種質，實驗室團隊在何寧佳教授的帶領下將研究聚焦到基因的載體(ti) ——染色體(ti) 上。

　　在常規認識中，一種生物隻有一套染色體(ti) 基數，比如人體(ti) 細胞由一套46條的染色體(ti) 構成。以往的研究文獻將桑樹染色體(ti) 基數定為(wei) 14條，以此作為(wei) 桑樹基因組測序的單倍體(ti) ，不過在研究中何寧佳團隊卻發現很多染色體(ti) 數目不是14的倍數，在育種過程中也發現按照傳(chuan) 統的方式育種，有時候並不能得到優(you) 質的品種。

　　2012年，團隊發現有的桑樹染色體(ti) 基數是7條。不過，這與(yu) 14條染色體(ti) 之間是何種關(guan) 係，為(wei) 何會(hui) 發生這樣的情況，團隊曆時10年，搭建起分子細胞遺傳(chuan) 學平台，解析了桑樹全基因組，並揭秘桑樹染色體(ti) 演化規律，反複確證判明：14條和7條都是組成桑樹最小遺傳(chuan) 單位的染色體(ti) 基數。

　　探針揭秘桑樹染色體(ti) 的“分”與(yu) “合”

　　在實驗室裏，博士後軒亞(ya) 輝在高倍顯微鏡前，熟練地操作機械臂移動微米級別的距離來進行桑樹染色體(ti) 微分離實驗。

　　“一條染色體(ti) 隻有幾微米長，我們(men) 用的是特製的玻璃針，從(cong) 細胞中分離出染色體(ti) 。”軒亞(ya) 輝說，每次分離不亞(ya) 於(yu) 一場高強度比賽，在顯微鏡下，必須全神貫注，通過機械臂移動微米級別的距離來挑動染色體(ti) ，最終成功分離出染色體(ti) ，單是分離一條染色體(ti) 就需要幾分鍾。

　　而這是揭秘桑樹染色體(ti) 之謎的必要準備，這樣篩選出一些特殊的DNA序列，可以作為(wei) 這條染色體(ti) 結構研究的探針、幫助解析這條染色體(ti) 上的重要基因的功能和該染色體(ti) 的進化機製。

　　據了解，因為(wei) 桑樹的染色體(ti) 大都是點狀的，長度接近，難度很大，特別是多倍體(ti) 桑樹而言，幾十到幾百條染色體(ti) ，對其核型分析的難度很大，需要采用熒光原位雜交技術來進行定位，但確定特有的基因序列也是難點。他們(men) 開發出每條染色體(ti) 上特有的基因序列作為(wei) 探針，這個(ge) 探針就像人的指紋一樣具有唯一性，從(cong) 而從(cong) 眾(zhong) 多的染色體(ti) 中，準確地鑒定桑樹的每一條染色體(ti) 。

　　基於(yu) 這樣一套技術，何寧佳團隊繪製出野生桑樹川桑的核型，14條染色體(ti) 準確地分為(wei) 七對，為(wei) 桑樹的染色體(ti) 研究奠定了基礎並搭建了可靠的技術平台。

　　梁九波介紹，團隊經過無數次的比對、篩選，鑒定出桑樹的倍性水平、繪製出染色體(ti) 核型圖；並發現14條和7條這兩(liang) 套染色體(ti) 之間，不是簡單的倍數關(guan) 係，不能相互取代，他們(men) 是由於(yu) 1條染色體(ti) 斷裂形成多染色體(ti) 或者多條染色體(ti) 頭尾相連地融合造成的。

　　“通過這一研究，我們(men) 就能夠把桑樹種質資源牢牢握在自己的手裏。”實驗室副主任何寧佳教授表示，下一步他們(men) 還將繼續研究，將其他多倍體(ti) 桑種之間的關(guan) 係厘清，更好地指導桑樹的基礎研究和育種。