Meiotic adaptation to genome duplication in Arabidopsis arenosa.
Meiotic adaptation to genome duplication in Arabidopsis arenosa.
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DOI：
10.1016/j.cub.2013.08.059
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发表时间：
2013-11-04
期刊：
影响因子：
9.2
通讯作者：
Bomblies, Kirsten
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yant, Levi;Hollister, Jesse D.;Wright, Kevin M.;Arnold, Brian J.;Higgins, James D.;Franklin, F. Chris H.;Bomblies, Kirsten
全基因组复制（WGD）是多细胞真核生物进化的一个主要因素，但通过使同源物的数量加倍，WGD严重挑战了可靠的染色体分离，这是一个跨界保守的过程。尽管如此，许多基因组重复（多倍体）物种在自然界中仍然存在，这表明早期的问题是可以克服的。人们对涉及哪些基因知之甚少--只有一个基因得到了分子特征。为了获得对多倍体适应的分子基础的新见解，我们研究了Arabidopsis arenosa的天然二倍体和四倍体之间的全基因组分化模式。thaliana.我们首先表明，二倍体不预适应多倍体减数分裂。然后，我们使用基因组扫描的方法来表明，虽然多态性是广泛共享的倍性水平，有很强的倍性特异性分化，在39个地区跨越44个基因。这些是离散的，大多数是急剧升高的分化的单基因峰。在这些峰值中有8个减数分裂基因，其编码的蛋白质协调早期减数分裂功能的特定子集，表明这些基因包含WGD相关染色体分离挑战的多基因解决方案。我们的研究结果表明，即使是保守的减数分裂过程，也可以在需要时进行灵活的进化转变。
Whole genome duplication (WGD) is a major factor in the evolution of multicellular eukaryotes, yet by doubling the number of homologs, WGD severely challenges reliable chromosome segregation, a process conserved across kingdoms. Despite this, numerous genome-duplicated (polyploid) species persist in nature, indicating early problems can be overcome. Little is known about which genes are involved – only one has been molecularly characterized. To gain new insights into the molecular basis of adaptation to polyploidy, we investigated genome-wide patterns of differentiation between natural diploids and tetraploids of Arabidopsis arenosa, an outcrossing relative of A. thaliana. We first show that diploids are not preadapted to polyploid meiosis. We then use a genome scanning approach to show that while polymorphism is extensively shared across ploidy levels, there is strong ploidy-specific differentiation in 39 regions spanning 44 genes. These are discrete, mostly single-gene peaks of sharply elevated differentiation. Among these peaks are eight meiosis genes whose encoded proteins coordinate a specific subset of early meiotic functions, suggesting these genes comprise a polygenic solution to WGD-associated chromosome segregation challenges. Our findings indicate that even conserved meiotic processes can be capable of nimble evolutionary shifts when required.
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通讯作者：
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Kleckner, N
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作者：
通讯作者：
--
DOI：
10.1073/pnas.84.22.8035
发表时间：
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作者：
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