植物着丝粒演化与功能研究获重要进展
植物着丝粒演化与功能研究获重要进展
近日，华南农业大学园艺学院教授廖毅课题组联合中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所研究员陈程杰团队，在植物着丝粒演化与功能研究方面取得重要进展。相关成果在线发表于《自然-生态与演化》（Nature Ecology & Evolution）。
研究团队发现，辣椒的功能着丝粒广泛嵌入长度可达29.8?Mb至112.9?Mb的超长重组抑制单倍型区域（即跨着丝粒单倍型，cenhap）中，系统揭示了此类特殊基因组结构在辣椒驯化过程中的演化动态，并阐明了其与果实重要农艺性状及染色体遗传行为的关联。
着丝粒是保障细胞分裂过程中染色体准确分离与稳定遗传的关键功能区。由于其富含重复序列、结构复杂且重组受到抑制，长期以来难以被完整组装和深入解析。近年来，完整基因组组装技术的突破正逐步揭开这一植物基因组“黑箱”的面貌。研究团队整合高质量基因组组装、CENH3 ChIP?seq数据，以及400余份栽培和野生辣椒的群体重测序数据，绘制了涵盖26份不同遗传背景辣椒材料的功能着丝粒图谱。
结果显示，所有功能着丝粒均嵌入长度介于29.8?Mb至112.9?Mb的cenhap中，这些区域合计占基因组约23.96%，且每个区域通常仅含1-4种主要单倍型，表明其重组受到显著抑制，可作为完整的遗传模块长期保存与传递。部分cenhap可能源于野生辣椒的基因渗入，并在特定栽培群体中富集，记录了辣椒驯化、传播及品种分化的历史。进一步分析表明，不同cenhap与果实长度、宽度、重量及辣度等重要农艺性状显著相关；同时，部分cenhap在栽培辣椒与野生祖先的杂交群体中偏离经典的孟德尔分离比例，提示着丝粒可能影响染色体的传递效率及单倍型频率变化。
该研究表明，着丝粒及其周边区域并非“基因组荒漠”，而是保存作物遗传多样性、驯化历史和重要性状变异的关键区域，为理解植物着丝粒的演化与功能，以及开展辣椒优异种质挖掘和建立基于单倍型的分子育种技术体系提供了新的理论基础。
此外，廖毅应邀为该成果撰写题为“Pepper centromeres sit within ultra-long, trait-linked haplotypes”的Research Briefing，系统介绍了该研究的主要发现、科学意义及未来方向。廖毅课题组长期从事植物着丝粒演化与功能研究，先后在水稻、玉米和茄科作物中取得系列重要发现。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41559-026-03143-w
https://doi.org/10.1038/s41559-026-03146-7