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植物性染色体系统中的基因丢失。

Gene loss from a plant sex chromosome system.

机构信息

Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh, EH9 3JT Edinburgh, UK.

Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh, EH9 3JT Edinburgh, UK.

出版信息

Curr Biol. 2015 May 4;25(9):1234-40. doi: 10.1016/j.cub.2015.03.015. Epub 2015 Apr 23.

DOI:10.1016/j.cub.2015.03.015
PMID:25913399
Abstract

Sex chromosomes have evolved independently in numerous animal and plant lineages. After recombination becomes suppressed between two homologous sex chromosomes, genes on the non-recombining Y chromosomes (and W chromosomes in ZW systems) undergo genetic degeneration, losing functions retained by their X- or Z-linked homologs, changing their expression, and becoming lost [1, 2]. Adaptive changes may also occur, both on the non-recombining Y chromosome, to shut down expression of maladapted genes [3], and on the X chromosome (or the Z in ZW systems), which may evolve dosage compensation to increase low expression or compensate for poor protein function in the heterogametic sex [2, 4, 5]. Although empirical approaches to studying genetic degeneration have been developed for model species [3, 6], the onset and dynamics of these changes are still poorly understood, particularly in de novo evolving sex chromosomes. Sex chromosomes of some plants evolved much more recently than those of mammals, birds, and Drosophila [7-9], making them suitable for studying the early stages of genetic degeneration in de novo evolving sex chromosomes. In plants, haploid selection should oppose gene loss from Y chromosomes, but recent work on sex chromosomes of two plant species has estimated that Y-linked transcripts are lacking for 10%-30% of X-linked genes [10-12]. Here, we provide evidence that, in Silene latifolia, this largely involved losses of Y-linked genes, and not suppressed expression of Y-linked alleles, or gene additions to the X chromosome. Our results also suggest that chromosome-wide dosage compensation does not occur in this plant.

摘要

性染色体在众多动植物谱系中独立进化。在两个同源性染色体之间的重组被抑制后,非重组的 Y 染色体(以及 ZW 系统中的 W 染色体)上的基因发生遗传退化,失去与其 X 或 Z 连锁同源物保留的功能,改变其表达,并丢失[1,2]。适应性变化也可能发生,既发生在非重组的 Y 染色体上,以关闭不适应基因的表达[3],也发生在 X 染色体(或 ZW 系统中的 Z 染色体)上,后者可能会进化出剂量补偿来增加低表达或补偿异型配子性别中蛋白质功能差[2,4,5]。尽管已经为模式物种开发了研究遗传退化的经验方法[3,6],但这些变化的发生和动态仍然知之甚少,特别是在新进化的性染色体中。一些植物的性染色体比哺乳动物、鸟类和果蝇的性染色体进化得晚得多[7-9],使它们成为研究新进化的性染色体中遗传退化早期阶段的合适模型。在植物中,单倍体选择应该反对 Y 染色体上基因的丢失,但最近对两种植物性染色体的研究估计,Y 连锁转录本缺失了 10%-30%的 X 连锁基因[10-12]。在这里,我们提供的证据表明,在菘蓝中,这主要涉及 Y 连锁基因的丢失,而不是 Y 连锁等位基因的抑制表达,或基因添加到 X 染色体上。我们的研究结果还表明,在这种植物中不会发生全染色体剂量补偿。

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Gene loss from a plant sex chromosome system.植物性染色体系统中的基因丢失。
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