博士毕业于华南农业大学,华南农大教授以通讯作者在1区Top期刊发表研究成果

近日，华南农业大学生命科学学院王应祥团队在《Genome Biology》期刊发表题为“Centromere evolution in annual and perennial soybeans and its implication for hybridization in cultivated species”的研究论文。华南农业大学生命科学学院博士研究生侯佳敏、韦燕妮、刘慧和庄柏然为论文共同第一作者，刘亚林教授与王应祥教授为共同通讯作者。

传统观点认为着丝粒区域在演化中相对保守。研究通过对3个一年生野生豆、9个一年生农家种、16个一年生栽培种以及5个多年生大豆品种的深度解析发现，多年生与一年生大豆的着丝粒CENH3结合的特异序列发生了根本性分化。多年生大豆着丝粒区域以逆转录转座子为主（占比可达70%），其中CENH3结合的特异逆转录转座子序列（CRS）占比不到6%。一年生大豆着丝粒区域包含大量串联重复序列（CentGms），CENH3结合的CentGms可达着丝粒区域的40%。两者的着丝粒特异序列之间相似度低，交流极少，显示出多年生与一年生大豆在着丝粒演化的相对独立性。此外，多年生大豆着丝粒富集了更多与“外部刺激”和“金属离子响应”相关的基因。这种剧烈的序列更替与功能分化，揭示了大豆在不同生存环境与演化压力下，着丝粒序列组成发生的适应性演变。

对异源四倍体野生大豆（DDAA）及其二倍体祖先（DD/AA）比较发现在多年生四倍体大豆中着丝粒重定位（Repositioning）的频率高达35%，表明多倍化并非简单的基因组加倍，也是一场剧烈的着丝粒动态重组过程。这种高频次的“引擎移位”尚未报道。这种移位伴随着特定DNA甲基化水平的降低，可能是为了适应多倍化后的基因组稳定性需求。为理解多倍体物种如何通过着丝粒重塑维持染色体稳定提供了重要证据。

为了探究育种杂交过程中着丝粒的遗传稳定性，研究团队对9个杂交组合的F1代及其亲本进行系统分析，发现CENH3在杂交后代的加载并非简单的亲本继承，而是呈现出高度动态且多样化的模式。在杂交F1代中，CENH3的加载表现出维持、减少、消失及增加等多种状态。甚至在某些情况下，杂交后代会在父母都没有着丝粒的新位置上，组装出全新的功能性着丝粒。令人意外的是发现了显著的“亲本偏向性”加载现象：在某些杂交组合中，后代的着丝粒会表现出明显的“父系偏向”或“母系偏向”。特定品种表现出极强的诱导能力，能让杂交后代的着丝粒更多地模仿它的模式。这说明大豆杂交不仅仅是基因的简单相加，着丝粒层面的表观遗传重塑可能在杂交种的形成中扮演了关键角色。