2025.04.07

京王人大学

广岛大学

当然科学研讨机构基础生物学研讨所

近畿大学

科学时间振兴机构

摘录

京王人大学人命科学研讨科副素质安堵佑幼子、下川瑛太博士课程学生、田中知叶硕士课程学生(研讨那时)、梅谷结佳硕士课程学生、川村升吾博士课程学生(研讨那时)、河内孝之素质等研讨小组由苏黎世大学的Péter Szövényi博士、 通过与广岛大学研讨生院空洞人命科学研讨科副素质嶋村正树、基础生物学研讨所仿生学分析室主任时间员山口胜司、重信秀治素质、近畿大学生物理工学院素质大和胜幸等研讨小组的共同研讨，半数个体※1世代决定性的苔藓植物的性染色体※2牝牡异株※3牝牡同株※4对于在向进化的流程中会阅历如何的气运，明确了共同的进化说念路。

有性生殖是生物纷乱的衍生系统，但其基础的性别决定相称千般。 包括东说念主在内，具有性染色体的生物是雌性和雄性当作不同个体存在的牝牡异体，但也存在着不具有性染色体，在一个个体中同期具有雌性功能和雄性功能的牝牡同体的生物。 在从牝牡异株向牝牡同株的进化流程中，包括性染色体在内的染色体会阅历如何的气运，大多处于不解情状。 这次，苔藓植物苔(泰国)类※5通过对的牝牡同株赤藓的基因组进行解读和比拟基因组分析，发现赤藓一方面保留了祖宗佩戴的来自雄性性染色体的染色体，另一方面在将必需基因升沉到其他染色体后雌性性染色体磨灭。 此外，通过与其他已有报说念的牝牡同株泰国类基因组的比拟，标明这些进化不是偶然发生的，而是注定当作泰国类的性染色体。

本效果于2025年4月2日在海外杂志《小区答复”中被选中。

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泰类牝牡异株向牝牡同株进化流程中发生的染色体重组

1 .布景

性别决定和性别分化的机制相称千般。 像东说念主类这么具有性染色体的生物是牝牡异体，但在各个系统中，在一个个体中存在着产生牝牡配子的牝牡同体的物种。 在植物方面，正在研讨的被子植物大多是牝牡同株，但在陆地植物进化的基部是含有被子植物的维束缚植物※6和分支的苔藓植物中，牝牡异株和牝牡同株的植物王人大批存在。 苔藓植物泰国类的模式属——剑叶藓是牝牡异株，具有性染色体。 苔藓植物是半数体世代占上风的生物，在半数体世代中决定性的性染色体，雌性的被称为u染色体，雄性的被称为v染色体。 本研讨组迄今规矩泰国类u染色体上的性别决定基因BPCU的发现，标明其发祥相称陈腐，为4亿3000万年前。 泰国类牝牡异株为祖宗型，猜测在泰国类进化流程中，牝牡异株向牝牡同株的进化屡次独处发生。 对于性染色体如何跟着牝牡异株向牝牡同株的进化而重组，包括泰国类在内，迄今规矩还莫得实现共同的相识。

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图1牝牡同株赤藓

Kitadake-1株被汇集的北岳的像片(左)。 图为酿成生殖器官托的红藓(右)。 基因组解读使用了广岛大学传代培养的Kitadake-1株。 雌性生殖器官托(橙色)和雄性生殖器官托(蓝色)酿成于吞并个体。 雌性生殖器官托产生卵，雄性生殖器官托产生精子。

2 .研讨次序效果

本研讨聘请长序列时间，对泰国类模式锦鸡儿至亲牝牡同株赤藓苔的基因组进行测序※7用进行了解读。 这次进行基因破译的红藓是在北岳汇集并在广岛大学传代培养的Kitadake-1株(图1 )。 剑叶藓有8条常染色体和牝牡各1条性染色体。 另一方面，凭据对古代不雅察到的核型的分析，答复了赤藓的染色体为9条，从这次的基因组解读中，赤藓的基因组也与9条染色体相接。 其中，发现1至8号染色体的大小较大，与天竺葵的8条常染色体基本对应。 与此相对，第9条染色体具有大小小、基因密度低、叠加序列比例高级性染色体特征。 在红藓的基因组上探询了与红藓的性染色体同乘的基因和对应的基因后，发现红藓的v染色体上的基因和对应的基因多存在于这第9条染色体上，以为第9条染色体来自v染色体。

另一方面，与u染色体上基因相对应的基因在红藓基因组中很少，它们分散在红藓的1~8号染色体上。 红藓同期具有u染色体和v染色体开始的序列，不错以为产生牝牡同株的机会是减数分裂时除了平素的常染色体组外，还偶然产生了同期具有牝牡性染色体的细胞。 在尔后的进化流程中，u染色体上的必需基因向常染色体升沉，发生了u染色体的磨灭。

另外，泰国类中的性别决定基因BPCU发咫尺雌性生殖器官托中抒发较高，而在雄性生殖器官托中真实不抒发，在红藓中出现了新的BPCU的抒发调控机制已获取，标明不错在一个个体平分别产生牝牡配子。 这次，在已明确的红藓的基因组中，来自v染色体的染色体被保留而u染色体磨灭的情况与迄今规矩依然明确的其他牝牡同株的泰国类银杏藓的基因组疏浚。 以为红藓和银杏藓在进化流程中是独就地由牝牡异株进化为牝牡同株的，由此可见，吞并性染色体的进化情景是两次独处发生的。 今后泰国类从牝牡异株向牝牡同株改变时发生的事件，被以为不是偶然发生的1例，而是可估量的进化。

3 .波及效果，今后的安排

本研讨通过对半数体世代占上风的苔藓植物的分析，展示了随同从牝牡异株向牝牡同株进化的性染色体的进化是如何的。 今后，在其他苔藓植物和其他系统中，通过在偶而比拟有性生殖系统改变的物种之间进行基因组解读，不错明确随同有性生殖系统改变的性染色体的进化。 像这么明确性染色体的进化，也不错期待对生物千般性产生的基原意趣的阐扬。

4 .对于研讨表情

该研讨波及日本学术振兴会( JSPS )学术变革界限( a )“挑战两性花旨趣”( 23h 04744，22h 05172 )、研讨基础C (21K06228 )、研讨基础A (22H00417 )、海外先导加快基金( 22K21352 ) 由科学时间振兴机构( JST )首创性的研讨营救功绩“陆地植物单相世代的有性生殖系统的进化”( JPMJFR2256 )、基础生物学研讨所空洞基因组学共同愚弄研讨( 23ni bb 441第四色se999se，24 nibb 428 )等提供了营救。

<术语线路>

※1半数体

是指领有1套染色体基本数的细胞和个体，精子和卵等妃耦属于此类。 在陆地植物中，生计环境中的单倍体世代和领有2套染色体的二倍体世代均当作多细胞体制瓜代叠加。

※2性染色体

指通过遗传决定性别的牝牡异体生物中参与性别决定的染色体。 染色体的形状和数目可能不同。

※3牝牡异株

是暗示植物中牝牡异体的词语，是指不同个体领有雄性生殖器官和雌性生殖器官的情况。

※4牝牡同株

是暗示植物中牝牡同体的词语，是指吞并个体领有雄性生殖器官和雌性生殖器官的情况。

※5苔藓植物苔(泰国)类

总共的陆地植物王人被以为是从一个共同祖宗进化而来的，苔藓植物在陆地植物进化的基部与具有维束缚的植物分支了。 苔藓植物除泰国类外，还有岑类和角藓类。

※6维束缚植物

是具有维束缚的植物的一组，被子植物等属于该组。

※7长引线时序时间

这是一种不错连气儿读取长DNA序列的时间，通过该时间也不错解读基因组的艰深界限。

<研讨者驳斥>

“当在牝牡异株泽泻中发现苔藓植物泰类的性别决定基因，且发现其发祥不错追想到相称久昔日时，在牝牡同株的泰类中其系统若何样了？ 我怀着这么的疑问初始了研讨。 牝牡同株的苔藓植物也愚弄牝牡异株的苔藓植物所具有的性别决定基因来分袂牝牡配子，这极少令东说念主吃惊，对性染色体的进化不仅是偶然的，亦然射中注定的，对此我相称感兴致，于是进行了研讨。 ”(安堵佑幼子)

<论文标题和作家>

标题: insights into convergent evolution of co sexuality in liverworts from the阛阓营销genome (从红藓的基因组解读中表示出的苔藓植物向牝牡同株的拘谨进化)

作家: Giacomo Potente1，2，10安堵佑幼子3，10，下川瑛太3，Jerry Jenkins4，Rachel N. Walstead4，Jane Grimwood4，Jeremy Schmutz4，6，Jim Leebens-Mack5，Tomas Bruna6，Navneet Kaur6，Raymond Lee6，Sumaira Zama6田中知叶3梅谷结佳3川村升吾3大和胜幸7山口胜司8重信秀治8嶋村正树9河内孝之3和péter szvéNyi1，2

1苏黎世大学，瑞士

2 Zurich-Basel Plant Science Center，瑞士

3京王人大学人命科学研讨科

4 Hudson alpha institute for biotechnology，好意思国

5佐治亚大学，好意思国

6 Lawrence Berkeley national laboratory，好意思国

7近畿大学生物理工学院

8 基础生物学研讨所卵白质组学分析室

9 广岛大学研讨生院空洞人命科学研讨科

10 共同第一作家

*共同包袱作家

刊登的杂志: 小区答复DOI :10.1016/j.celrep.2025.115503

<研讨关连征询容颜>

安堵佑幼子

京王人大学人命科学研讨科副素质

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