PG电子官方网站植物的性别断定体系和性染色体相对来说正在演化史对比“年青”。本文中，作家发明一个统统牝牡异株的林木美洲黑杨（）处于性染色体造成的早期阶段，此中雌株和雄株的性别正在遗传上区别由两幼段与X或Y物理连锁的序列所断定。笑趣的是，有两个Y基因正在对应的X染色体上遗失了。此中一个基因出现的siRNA通过RNA向导的DNA甲基化和siRNA指点的mRNA剪切来阻断一个对付雌性组织发育至合紧张的基因的表达，从而抵达贬抑雌性组织发育的影响。而别的一个基因或许产发展链非编码RNA（lncRNA）转录本，这些lncRNA转录本正在雄性中会泯灭少许特异影响于雄蕊发育贬抑的miRNAs。拟南芥中的遗传转化试验显示这两个基因或许分散独立而且拮抗地影响雌蕊和雄蕊的发育。以是，杨树中的性别断定体系为吐花植物牝牡异株早期演化的考虑供应了一个平台，此中两个拥有纠合效应的性别断定基因对比倾向于密切连锁。
大片面被子植物的花属于两性花，即所谓的两性同体（hermaphroditism）林木，唯有约莫10%的被子植物演化出了单性花，统一株上同时崭露雌、雄两种单性花即为牝牡同株（monoecism），而统一株上唯有雌花或雄花即为牝牡异株（dioecism）。（p.s. 天然界中还存正在对比有数的状况，即雄全异株（androdioecy），这一类群对比希奇，此中木樨（Osmanthus fragrans）是最为人熟练的拥有雄全异株繁育体系的植物）。
牝牡异株（dioecism）正在被子植物分歧支系中独立演化超群次，近年来正在芦笋（asparagus；雌性贬抑基因SOFF，雄性煽动基因aspTDF1）和猕猴桃（kiwifruit；雌性贬抑基因SyGI，雄性煽动基因FrBy）中的考虑显示，该繁育体系由两性同体演化而来，此中两个Y染色体上统统连锁的基因互相独立、却又相互拮抗地影响于雌性和雄性发育。
除了双基因体系以表，单基因节造的牝牡异株也存正在。正在玉米（maize）和甜瓜（melon）中，人工打算出了该体系；而正在柿子（persimmon）中则是自然演化出了单基因节造体系，柿子Y染色体上的假基因OGI通过贬抑常染色体上的旁系同源基因MeGI来影响于雄花的特化。
作家对一株雌性美洲黑杨以及其雄本质代举办了测序、拼装，雌株基因组巨细431Mb，contig N50长1.4Mb；雄性基因组巨细414Mb，contig N50长2.8Mb。愚弄SSR标志将性别断定位点定位到了19号染色体上端粒与N362标志之间的299kb基因组区域上，作家将其界说为性别连锁区域（sex-linked region），简写SLR（Fig 1A）。别的，因为雄株是雌株的直系儿女，以是雄株XY染色体的X是来自于雌株。作家进一步通过SNP分型，区别构修了雄株的X和Y单倍体（Fig 1B）。通过对比X和Y单倍型的SLR区域，作家发明Y染色体上存正在一长一短两个半合子区段，并通过PCR验证了雄性中的半合子区段（Fig 1C、D）。
为了进一步的审定性别断定基因林木，作家基于49棵雌株和46棵雄株的SNP数据举办了GWAS理会。愚弄雌株基因组行为reference，作家审定到了435个SNP存正在雌株纯合、雄株杂合的基因型（作家将其叫做SEMS），此中315个SEMSs存正在于三个SLR基因中，区别是TCP、CLC和MET1（Fig 2A）。糟粕的SEMSs中，78个位于一个叫做FERR基因位点上，该位点固然同正在19号染色体上，然则属于拟常染色体（pseudo-autosomal）。至于剩下的那些SEMSs均分散于常染色体上。因为应用的是雌性基因组行为参考序列，也许会畴昔自Y连锁区域的read比对到X染色体的其它同源区域，从而酿成假阳性的SEMS。通过进一步愚弄SLR-Y行为参考基因组，果真发明整个常染色体上SEMS一共排挤不见（Fig 2C）。别的，采用read coverage，mapping基因组上只正在一性情别中存正在，而正在另一性情别中确实的基因组区域，结果发明以SLR-X行为reference没有审定到任何结果，而以SLR-Y行为reference则审定到了与之前一概的半合子区段区域（Fig 2D）。而正在此中长的半合子区段含有两个基因，区别是FERR-R和MmS。
为了进一步确认上文所审定到的候选基因，作家定量了这些基因正在杨树雌花和雄花发育进程中的表达程度。结果发明，TCP、CLC和MET1基因正在雌、雄花发育进程中均有表达，且没有清楚的倾向性。而FERR只正在雌花中表达，FERR-R和MmS基因只正在雄花中表达。因为FERR基因处于拟常染色体区域，而则处于Y染色体的半合子区域，以是作家推想这两个基因也许影响于杨树的性别断定 (Fig 3)。
序列比对显示FERR-R基因与FERR基因序列好似性较高，正在启动子和表显子的大片面区域存正在序列同源（Fig 4A）。链特异性lncRNA和small RNA测序数据显示，FERR-R基因转录成一条长的转录本，然后会造成幼的扰乱RNAs，即siRNAs（Fig 4B）。而且由FERR-R基因出现的siRNA能够向导FERR基因启动子、5’-UTR以录取一个表显子和内含子上的DNA甲基化（Fig 4B）。亚硫酸氢盐测序显示FERR基因位点这些区域上的DNA甲基化只是特异性的正在雄株中存正在（Fig 4B）。别的，FERR-R基因出现的siRNA还或许靶向FERR基因的三个表显子，证明FERR-R基因也许还会参加siRNA指点的FERR基因转录本剪切，作家进一步通过刹时表达试验验证了这一点（Fig 4C）。连接上文对付FERR基因正在牝牡花中的表达理会，以及正在拟南芥中的过表达试验（Fig 5A），作家推想FERR基因影响于煽动雌性器官发育，而雄株中特有的FERR-R基因则影响于FERR基因效用的贬抑。
生信理会显示MmS的转录本或许连接多个miRNA（Fig 6A）。qRT显示MmS基因正在雄花分歧发育期间不断表达（Fig 3C）。作家推想MmS基因通过连接多个miRNAs，从而使得雄株中的miRNAs比拟于雌株中的更少，也阻断了雄株中这些miRNA对付其靶基因的贬抑，而这些靶基因也许影响于煽动雄性器官发育林木。杨树MmS基因正在拟南芥中的过表达试验显示其或许添加拟南芥的雄蕊，但不影响雌蕊的发育（Fig 5B）。
私人简介：1997年，南京林业大学，博士；2000-2001年，瑞典农业大学，博士后；2002-2005年，美国能源部橡树岭国度试验室，博士后。
PLoS Genetics：君迁子基因组揭示柿属植物支系特异性别断定体系的演化bioRxiv：牝牡异株林木美洲黑杨的性别决心基因判定
