通过测序玉米配子体基因组剖析重组交换在雌雄间的差异

Meiosis transforms sexual organisms from sporophyte (2n) to gametophyte (n) generation. Chromosome chiasmata forming during zygotene stabilizes the separation of homologous chromosomes, and brings recombination crossover (CO, a large scale of genome fragment exchange). The pattern of CO distribution differs in genetic backgrounds, chromosomes, and even sexes. The dissection of sex-specific CO pattern is not comprehensive until now. To accurately profile it, here we developed a new method to isolate single embryo sac of maize for DNA amplification and sequencing, then constructed a female-specific high-resolution recombination map. Combinded with the single microspore sequencing dataset published previously, the difference of CO frequency, hotspot distribution, meiotic drive, and CO interference between sexes could be found out. These results will provide a new insight to understand the mechanism of recombination CO production and the model of sex-specific evolution.

减数分裂是将有性生殖生物从二倍体孢子体世代转换成单倍体配子体世代的关键步骤。在偶线期形成的染色体交叉保证了同源染色体的正常分离，同时也为后代细胞带来了重组交换——即大规模的染色体片段互换。在不同遗传背景，不同染色体，不同性别间，重组交换的分布都不一样。但因为技术手段的限制，目前对性别间重组分布差异的认识还比较肤浅。为全面地分析重组分布在两性间的差异，本研究利用创新的实验设计，以玉米为材料，分离雌性减数分裂后形成的配子体细胞，对基因组进行扩增并建库测序，从而获得包含单次雌性减数分裂的高分辨重组图谱。结合之前已经发表的来自相同遗传背景的单个小孢子的测序数据，比较雌雄间交换频率、交换热点、减数分裂驱动、交换干涉的异同。这些结果将为理解重组交换的机制和雌雄进化的模式提供新的视角。

减数分裂是将有性生殖生物从二倍体孢子体世代转换成单倍体配子体世代的关键步骤。在偶线期形成的染色体交叉保证了同源染色体的正常分离，同时也为后代细胞带来了重组交换——即大规模的染色体片段互换。在不同遗传背景，不同染色体，不同性别间，重组交换的分布都不一样。但因为技术手段的限制，目前对性别间重组分布差异的认识还比较肤浅。为全面地分析重组分布在两性间的差异，本研究利用创新的实验设计，以玉米为材料，分离雌性减数分裂后形成的配子体细胞，对基因组进行扩增并建库测序，从而获得包含单次雌性减数分裂的高分辨重组图谱。结合之前已经发表的来自相同遗传背景的单个小孢子的测序数据，比较雌雄间交换频率、交换热点、减数分裂驱动、交换干涉的异同。这些结果为理解重组交换的机制和雌雄进化的模式提供新的视角。