抽象的植物育种旨在发展改善的作物品种。许多农作物具有多倍体且通常高度杂合的基因组,这可能使多倍体作物的繁殖成为真正的挑战。通过使用标记辅助选择(MAS)改善了基于交叉和选择的传统育种的效率(MAS),并且在多倍体作物中也应用了MAS,这有助于例如。用于浸润繁殖。然而,由于每个基因的均匀拷贝(等位基因),因此很难在多倍体作物中使用等方法。基因组编辑技术已彻底改变了诱变,因为它可以精确选择目标。基因组编辑工具CRISPR/CAS对于多倍体中的靶向诱变特别有价值,因为基因的所有等位基因和/或副本都可以立即靶向。即使是多个具有多个等位基因的多个基因,也可以同时靶向。除了有针对性的诱变外,所需的靶向诱变还可能成为基因组编辑的有希望的应用,以改善
在较高的植物中,多倍体在驱动进化的多样化和物种形成中起着重要作用。使用生物技术方法,多倍体可以人工诱导,通过抗魔法剂将其引起,并且是植物育种的有力策略。重复整个染色体集,不仅增加了现有基因的副本,而且会产生基因组的额外变化,例如表观遗传变化和调节基因表达,影响广泛的表型。因此,具有增加倍质的农业和园艺作物通常表现出解剖和形态学的变化以及增强的生物量,产量,活力和压力耐受性,这对于其产品的商业成功而言可能具有价值。该研究主题探讨了人工多倍体的当前进展,由12个出版物组成,这些出版物进一步分为三个子主题,如下所示。
基因组组装和测序技术的抽象进步使整个基因组序列(WGS)数据和参考基因组可访问多倍体物种。与流行的减少表示测序方法相比,WGS数据提供的基因组广泛覆盖范围和更大的标记密度可以极大地提高我们对多倍体物种和多倍体生物学的理解。然而,使多倍体物种有趣的生物学特征在读取映射,变异识别和基因型估计中也带来了挑战。在等位基因剂量不确定性,亚基因组之间的同源性和染色体遗传模式的差异等变体中考虑字符 - 属性可以减少错误。在这里,我讨论了多倍体WGS数据中变体呼叫的挑战,并讨论可以将潜在解决方案集成到标准变体呼叫管道中。
fi g u r e 1基于Amova的微卫星数据之后,每个群岛内的个体的遗传聚类。每个群岛的每个分析都是独立的,并且它们无关。每个条代表一个个体,颜色代表每个群岛的遗传分化集群。围绕亚北极岛或附近的群岛代表Poa Annua的存在。橙色点对应于采样种群,每个人都有表1和表S1中给出的代码[可以在wileyonlinelibrary.com上查看颜色图]
简介多倍体一词是指包含两组以上染色体的细胞。在多个细胞物质中,当生殖细胞经历全基因组重复(WGD)并引起完整的多倍体生物,或者在亚生物下,只有在否则二倍体生物体中的体细胞中,就可以在生物水平上发现多倍体。在这些不同类型的多倍体之间,多倍体化的后果可能会有显着差异。在这里,我们重点介绍多倍体在亚生物水平上的后果,概述了正常生理和疾病中体细胞的功能。在发现染色体后不久,在十九世纪后期对多倍体细胞进行了第一次观察(Wilson,1925年)。在过去的一个世纪中,对植物和昆虫的研究极大地有助于我们理解体细胞多倍体的出现,在其他地方进行了广泛的审查(Almeida等,2022; Edgar等,2014; Hua and Orr-Weaver,2017)。总而言之,体细胞可以通过细胞融合或经过非规范细胞周期复制其DNA,但不分为两个子细胞。Many terms have been used to describe these non-canonical cell cycles but, in essence, they can be divided into two types: non-canonical cell cycles in which cells alternate between S and G phase, which we refer to as ‘ endoreplication cycles ' , and non-canonical cell cycles in which cells undergo all phases of the canonical cell cycle but exit M phase before the initiation orcompletion
此预印本版的版权持有人于2023年2月8日发布。 https://doi.org/10.1101/2023.02.07.527284 doi:Biorxiv Preprint
杂种优势描述的是杂交植株相对于其亲本的产量和稳健性增加,是现代作物育种的基石 1 。除双亲杂种优势外,在玉米、马铃薯和苜蓿中还观察到同源多倍体渐进杂种优势 (APH),当来自四个不同祖父母的基因组片段组合时,会产生额外的杂种优势效应 2 。APH 尚未在商业育种中得到充分利用,因为减数分裂会重新分配基因型,并且无法生产受益于 APH 的基因一致的种子。先前在拟南芥和水稻中建立的“有丝分裂而非减数分裂”(MiMe) 系统可产生克隆的、未减数的配子 3 – 7 ,但尚未在双子叶作物中建立或在设计多倍体基因组工程中进行测试。在这里,我们建立了番茄多倍体基因组设计,通过两个不同杂交亲本产生的克隆配子的杂交,实现了四种预定义基因组单倍型的可控组合。我们着手在番茄中建立 MiMe 系统,以可控的方式产生克隆配子。基于对番茄减数分裂突变体的基本了解(补充说明 1),我们发现可以通过 SlSPO11-1、SlREC8 和 SlTAM 的突变在自交系番茄中建立功能性 MiMe 系统(图 1a-c、扩展数据图 1 和 2、补充图 1-16 和补充表 1-4)。我们在三种杂交番茄基因型中实施了 MiMe 系统,包括 Moneyberg-TMV ⨯ Micro-Tom (MbTMV-MT) 模型杂交品种、枣番茄商业杂交品种‘Funtelle’和串番茄商业杂交品种‘Maxeza’(图 1a-c)。我们鉴定出两个独立的 MbTMV-MT、三个独立的 Funtelle 和三个独立的 Maxeza 品系,它们在 SlSPO11-1、SlREC8 和
多倍体巨癌细胞 (PGCC) 的特征是存在单个增大的细胞核或多个细胞核,与肿瘤进展和治疗耐药性密切相关。这些细胞对细胞异质性有重大影响,可能由各种压力源引起,包括放射、化疗、缺氧和环境因素。PGCC 的形成可以通过诸如核内复制、细胞融合、胞质分裂失败、有丝分裂滑移或细胞同类相食等机制发生。值得注意的是,PGCC 表现出与癌症干细胞 (CSC) 相似的特征,并通过不对称分裂产生高度侵袭性的子代。PGCC 及其子代的存在对于赋予对化疗和放疗的耐药性以及促进肿瘤复发和转移至关重要。本综述全面分析了 PGCC 的起源、潜在形成机制、压力源、独特特征和调控途径,以及针对这些细胞的治疗策略。目的是增进对 PGCC 起始和进展的理解,为肿瘤生物学提供新的见解。
新闻稿 来源:日本东京科学研究所 ELSI 立即发布:2025 年 1 月 23 日 标题:解决多倍体的进化难题:基因组复制如何影响适应性 副标题:新研究探索多倍体如何减缓渐进进化但加速创新 发布摘要:东京科学研究所地球生命科学研究所 (ELSI) 的一项最新研究开发了一个理论模型,揭示了多倍体(携带额外基因组拷贝的生物)在进化中的双重作用。他们的研究结果表明,多倍体可以在可预测的环境中稳定种群,不需要进化出新的性状,通过加速进化创新使生物能够适应和在具有挑战性的条件下茁壮成长。这一突破为进化机制及其对微生物学、生物技术和医学的影响提供了新的见解。 全文发布:进化是生物多样性的基础,由允许生物适应和生存的机制驱动。多倍体就是这样一种机制,生物携带额外的基因组拷贝。多倍体虽然通过允许突变而不影响生存来提供遗传冗余,但它也可以通过稀释有益突变来减缓进化进程。多年来,这种悖论一直吸引着科学家们,东京科学研究所地球生命科学研究所 (ELSI) 的一项最新研究为多倍体在进化中的作用提供了新的见解。该研究由 ELSI 特聘副教授 Tetsuhiro Hatakeyama 领导,共同作者东京都立大学副教授 Ryudo Ohbayashi 也参与其中,结合理论模型和生物学观察来探索多倍体如何影响遗传变异和进化。研究小组的研究结果表明,多倍体既可以成为进化变化的障碍,也可以成为驱动力,这取决于适应环境所需的创新进化方式。
多倍体是自然界中广泛的细胞特征,并且在生物体生长中起着至关重要的作用。真核生物实际上有两组完整的同源染色体集,一种真核细胞通常会复制其染色体,以在S期间产生两个相等的基因组相等的二倍体组,这将均匀分裂并产生两个相同的二倍体子细胞。相比之下,具有两套完整的同色染色体的细胞被认为是多倍体的。可以在具有单个多倍体核的细胞中观察到这一点,也可以在具有二倍体甚至多倍体核的多核细胞中观察到。在植物中,多倍体可能会影响其适应性,这有助于它们适应不断变化的环境,并提供新的遗传伴侣来诱导遗传变异,从而导致更高的多样性或新颖的基因功能(Leitch和Leitch,Leitch,2008)。多倍体在昆虫和脊椎动物中也很常见(Bogart,1979)。在某些类型的哺乳动物细胞中,例如乳腺细胞(Rios等,2016),腹膜下(SPG)细胞(Unnavaithaya and Orr-Weaver,2012),心肌细胞和肝细胞(Anatskaya和Vinogradov,Anatskaya and Vinogradov,2007),Skinetsincytimody)(ZANET)(ZANET)。滋养细胞巨细胞(Sher等人,2013年),从二倍体到多倍体的跨性别在产后发育过程中似乎对于cellular功能至关重要(Senyo等人,