2021年12月20日，植物學國際期刊Plant Physiology在線發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，報道了高溫抑制植物減數分裂同源重組的分子和遺傳機制。
同源四倍體擬南芥在不同溫度下的減數分裂染色體行為
該研究中，課題組成員發現人工誘導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分裂中染色體不穩定現象。通過溫度調控的染色體行為分析，發現同源四倍體擬南芥減數分裂過程中染色體配對存在異常，并且，隨著環境溫度的升高，染色體分離和多價體形成的異常頻率也隨之提高，揭示了高溫通過干擾同源染色體配從而影響CO(遺傳交換)的分子機制。
減數分裂是植物特殊的細胞分裂方式，在此過程中DNA復制一次，而染色體分離兩次，最終形成染色體數目減半的配子。減數分裂對于基因組穩定性、遺傳多樣性和個體的育性至關重要。
本課題研究證實了同源四倍體擬南芥減數分裂聯會復合體的形成比普通二倍體擬南芥對高溫更加敏感。并且，高溫是通過干擾染色體軸的穩定性從而影響聯會復合體基部元件的正常形態。
植物基因組多倍化是植物長期進化的一種重要機制，植物通過增加基因組的可塑性提高植物對環境脅迫的耐受性。然而，加倍的染色體數目對植物減數分裂過程中染色體行為的調控也帶來了挑戰。在全球日益嚴重的高溫氣候環境下，深入解析植物基因組多倍化對植物生殖發育尤其是遺傳交換的的影響，對于多倍體育種以及抗高溫作物品種的創制具有重要的理論和實踐指導意義。
劉冰博士是我校第一批南湖論壇引進的優秀博士，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發表論文后的又一標志性成果。在前一研究中發現了超過育性閾值的高溫(36℃–38℃)能夠通過抑制DNA雙鏈斷裂(DSB,double-strand breaks)的形成和聯會復合體的組裝從而抑制二倍體擬南芥同源重組的發生。劉冰博士的系列成果標志著學院在植物科學研究領取的突破性進展，是學校長期注重人才興校、注重人才培養質量的又一成果。
