大豆起源于中國，是我國乃至世界上重要的糧油飼兼用作物，為全球供應了一半以上的植物油和近四分之一的植物蛋白。目前，中國是世界上最大的大豆進(jìn)口國，對外依賴(lài)性高，提升我國大豆產(chǎn)能已經(jīng)成為保障我國糧食安全迫在眉睫的任務(wù)。減數分裂同源重組是最基礎也是最重要的生物學(xué)過(guò)程之一，它不僅確保染色體間的精準分離，也能導致雙親遺傳物質(zhì)的交換。這種交換是遺傳多樣性的主要來(lái)源之一，造就了豐富的表型變異。同時(shí)，同源重組能夠打破優(yōu)異與不良等位基因的連鎖，在作物育種過(guò)程中扮演了重要作用。系統全面地解析大豆同源重組及其發(fā)生的特征對于大豆分子設計育種具有重要意義。

 

　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所植物細胞與染色體工程國家重點(diǎn)實(shí)驗室研究員田志喜研究組聯(lián)合多家單位利用其開(kāi)發(fā)的高密度SNP芯片對構建的多套大豆重組自交系進(jìn)行了高通量基因型鑒定，構建了高精度的重組圖譜（平均重組區間小于等于2 kb）。研究發(fā)現，同源重組事件在染色體上呈現不均勻分布，重組率與基因密度呈正相關(guān)關(guān)系，與轉座子密度、GC含量與結構變異分布呈負相關(guān)關(guān)系。通過(guò)對全基因組重組斷點(diǎn)分析發(fā)現，其存在一定的保守性，富集于Poly-A和富含AT的基序，進(jìn)一步分析發(fā)現同源重組更容易發(fā)生在表達活躍基因的啟動(dòng)子區域。ATAC-seq實(shí)驗分析發(fā)現，大豆中同源重組事件趨向在開(kāi)放的染色質(zhì)區域上產(chǎn)生；CUT&Tag和組蛋白修飾測序分析發(fā)現，同源重組斷點(diǎn)富集于活躍型組蛋白修飾區域，說(shuō)明活躍型的組蛋白修飾可能會(huì )促進(jìn)同源重組的形成。此外，通過(guò)遺傳圖譜分析，研究定位了影響大豆同源重組頻率的遺傳位點(diǎn)，為解析大豆自然材料間同源重組變異的分子遺傳機制奠定了基礎。該研究不僅加深了對大豆遺傳重組及其調控因素的了解，而且有助于育種家針對育種目標所對應的親本及其遺傳重組情況進(jìn)行設計，從而提高育種效率。

 

　　相關(guān)研究成果于近日在線(xiàn)發(fā)表在Plant Biotechnology Journal上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委與中科院戰略性先導科技專(zhuān)項等項目的資助。