巴西喙莎草有性繁殖却产出克隆后代

驱动中国10月4日消息，德国马克斯·普朗克植物育种研究所安德烈·马奎斯（André Marques）带领的国际团队发现，巴西喙莎草（Rhynchospora tenuis）在产生花粉、完成受精并形成种子的有性生殖过程中，未出现同源染色体之间的DNA交换，后代与母本具有相同基因型，结果接近克隆繁殖。

相关论文发表于《自然》杂志。通常，有性繁殖依赖减数分裂实现同源染色体片段交换，以形成遗传多样性并保证染色体正确分离；缺乏交叉互换时，生育力往往受到影响。

此前细胞学观察已提示该物种雄性减数分裂不发生交叉互换，但雌性减数分裂是否同样如此，以及植物如何在无重组条件下维持染色体传递和生育力，此前尚未得到解释。

研究人员将来自巴西9个植株的基因组组装、染色体成像、单个花粉核测序和控制杂交实验结合，在超过10000个花粉核中未检测到交叉互换，雌性生殖途径也未发现染色体交换证据。这是首次在有性繁殖物种的雌雄双方同时记录到完全缺乏交叉互换。

该物种能够克服上述限制，与其异常基因组结构有关。作为已知染色体数目最少的花卉植物，其单倍体只有两条染色体。染色体呈全着丝粒型，着丝粒活性分布于整条染色体长度，而非集中在单一区域。

该植物还采用“反向减数分裂”：先分离姐妹染色单体，再在第二次分裂中分离同源染色体，顺序与经典减数分裂相反。

研究同时发现遗传存在明显偏向。部分染色体因转座元件——即可在基因组中自我复制并移动的“跳跃基因”——积累而增大，这些较大染色体在花粉和卵细胞中均被优先传递。染色体末端片段交换造成结构差异，限制部分组合进入下一代。

科研人员表示，这种不对称减数分裂驱动机制系统性偏向传递较大、重复序列丰富的染色体。受精后也存在强烈选择：约87%种子败育，只有重新形成亲本杂合染色体组合、保留两套不同基因组版本的后代能够存活。