禾本科同源染色体对趋同进化的比较基因组学

马雪莲，王振怡，聂林曼，汪厚龙，张 琼，王金朋

(河北联合大学生命科学学院，河北唐山063009)

0 引言

禾本科物种有着重要的经济和科学研究价值［1-3］。首先，它们是人类最主要的食物来源，如水稻(Oryza sativa)、玉米(Zeamays)和高粱(Sorghum bicolor)等为世界上大多数人提供主食;其次禾本科物种在进化上是成功的，在约五千到六千万年间，分化形成了700多个属，包含10000多个物种覆盖了地球20%的陆地面积。禾本科研究的主要动力无疑是其经济价值，而多个禾本科物种的全基因测序完成和即将完成为禾本科物种功能和进化的研究不断注入新动力［4-5］。

目前国内外关于禾本科植物全基因组加倍有了初步的研究和探索，有研究表明禾本科物种的共同的祖先物种在七千万年前发生了一次全基因组的加倍(Whole gene duplication)［3，6-7］，全基因组加倍之后物种基因组中产生大量重复基因，为物种基因组的遗传创新提供了丰富的材料来源。遗传创新的一种重要机制就是同源DNA片段的遗传重组(Genetic recombination)，不仅可以对遗传过程中的DNA序列的有害变异进行修复，而且可以进行同源序列间信息传递［8-9］，即同源重组。相对于同源重组非同源染色体对间的重组称为非正常遗传重组(illegitimate recombination)［10］。多倍化之后物种基因组极为不稳定，出现DNA丢失，倒位和染色体重排［3，11］。基因组重排的结果就是有新的同源染色体对(Neo－homologous chromosomes)产生［10］，这一新同源染色体对相对于基因组重排之前并非同源染色体对，而是全基因组加倍之后产生，那么基因组的这一重排机制在一定程度上可以抑制染色体重组，然而这一同源染色体对在物种基因组中是否独立进化并保持下来，是一个十分值得探索的问题。……