近日，南京农业大学作物遗传与种质创新利用全国重点实验室/园艺学院葫芦科作物遗传与种质创新团队在国际顶尖学术期刊Plant Biotechnology Journal发表了题为“Meiotic crossovers revealed by differential visualization of homologous chromosomes using enhanced haplotype oligo-painting in cucumber”的研究论文。该研究报道了一种稳健强大的细胞遗传学技术-增强的单倍型寡核苷酸涂染（enhanced haplotype oligo-painting，EHOP），其非常适合对少量oligos进行成像，并直观地区分同源染色体和减数分裂CO事件。
减数分裂为生殖细胞所特有的生物学事件，是生物有性生殖的基础。减数分裂过程中同源染色体间的互作动力学，如同系物识别、配对、重组和分离，对保证物种的繁衍和促进种群内的遗传多样性至关重要。
减数分裂交叉（meiotic crossover，CO）作为同源重组的核心事件，保障了同源染色体间遗传信息的交换和正确分离，受到育种家们的广泛关注。然而，由于植物基因组的复杂性，染色体差异化绘制是植物细胞遗传学领域的一项挑战，如何直观地区分母系、父系和任何同源染色体及可视化减数分裂交叉一直是分子细胞学研究中最棘手的难题之一，尤其是在小基因组作物中。
本研究以黄瓜为材料，基于序列多态性和创新设计的寡核苷酸文库，通过引入信号增强子开发了EHOP技术，使少量寡核苷酸也能清晰成像，实现了对黄瓜这种基因组小、变异稀少的作物的同源染色体间差异化绘制。一般认为，着丝粒附近的区域属于重组抑制区，本研究首次通过可视化方式直观地检测到黄瓜着丝粒区域普遍存在的减数分裂CO可及性，这对于利用着丝粒附近区域的重要基因具有重要作用。
这项技术可应用于任何具有基因组测序的物种当中，并可以区分后代中的两条亲本染色体，而测序技术则无法做到这一点。此外，该技术还可应用于跨代追踪特定的染色体，这一优势可以解决大量与减数分裂重组相关的科学问题。
南京农业大学为该论文的第一署名单位和通讯单位,南京农业大学钟山青年研究员赵勤政博士为本文的第一作者，青年教师程春燕、王瑜晖和虞夏清，以及研究生熊振辉和冯贤波也参与部分研究，南京农业大学园艺学院陈劲枫教授和娄群峰教授为该论文的通讯作者，。本项目受到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中国博士后基金、江苏省“卓博计划”、以及江苏高校优势学科建设工程等项目的资助。
文章链接：
https://doi.org/10.1111/pbi.14546
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