2021年12月20日，植物學(xué)國(guó)際期刊Plant Physiology在線發(fā)表了我院青年教師劉冰博士“Interfered chromosome pairing at high temperature promotes meiotic instability in autotetraploid Arabidopsis”的研究論文，報(bào)道了高溫抑制植物減數(shù)分裂同源重組的分子和遺傳機(jī)制。
同源四倍體擬南芥在不同溫度下的減數(shù)分裂染色體行為
該研究中，課題組成員發(fā)現(xiàn)人工誘導(dǎo)的同源四倍體擬南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻以及四倍體油菜中均存在減數(shù)分裂中染色體不穩(wěn)定現(xiàn)象。通過(guò)溫度調(diào)控的染色體行為分析，發(fā)現(xiàn)同源四倍體擬南芥減數(shù)分裂過(guò)程中染色體配對(duì)存在異常，并且，隨著環(huán)境溫度的升高，染色體分離和多價(jià)體形成的異常頻率也隨之提高，揭示了高溫通過(guò)干擾同源染色體配從而影響CO(遺傳交換)的分子機(jī)制。
減數(shù)分裂是植物特殊的細(xì)胞分裂方式，在此過(guò)程中DNA復(fù)制一次，而染色體分離兩次，最終形成染色體數(shù)目減半的配子。減數(shù)分裂對(duì)于基因組穩(wěn)定性、遺傳多樣性和個(gè)體的育性至關(guān)重要。
本課題研究證實(shí)了同源四倍體擬南芥減數(shù)分裂聯(lián)會(huì)復(fù)合體的形成比普通二倍體擬南芥對(duì)高溫更加敏感。并且，高溫是通過(guò)干擾染色體軸的穩(wěn)定性從而影響聯(lián)會(huì)復(fù)合體基部元件的正常形態(tài)。
植物基因組多倍化是植物長(zhǎng)期進(jìn)化的一種重要機(jī)制，植物通過(guò)增加基因組的可塑性提高植物對(duì)環(huán)境脅迫的耐受性。然而，加倍的染色體數(shù)目對(duì)植物減數(shù)分裂過(guò)程中染色體行為的調(diào)控也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。在全球日益嚴(yán)重的高溫氣候環(huán)境下，深入解析植物基因組多倍化對(duì)植物生殖發(fā)育尤其是遺傳交換的的影響，對(duì)于多倍體育種以及抗高溫作物品種的創(chuàng)制具有重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。
劉冰博士是我校第一批南湖論壇引進(jìn)的優(yōu)秀博士，具有良好的科研背景。我院本科生符慧琪和研究生趙嘉怡為該研究的共同第一作者。本研究是劉冰博士今年1月在plant physiology發(fā)表論文后的又一標(biāo)志性成果。在前一研究中發(fā)現(xiàn)了超過(guò)育性閾值的高溫(36℃–38℃)能夠通過(guò)抑制DNA雙鏈斷裂(DSB,double-strand breaks)的形成和聯(lián)會(huì)復(fù)合體的組裝從而抑制二倍體擬南芥同源重組的發(fā)生。劉冰博士的系列成果標(biāo)志著學(xué)院在植物科學(xué)研究領(lǐng)取的突破性進(jìn)展，是學(xué)校長(zhǎng)期注重人才興校、注重人才培養(yǎng)質(zhì)量的又一成果。
