美洲板栗和中国板栗基因组的主要差异

　　美洲板栗和中国板栗的染色体毕竟不是那么相似，至少在基因组的一个关键区域——核仁组织区(NOR)是如此。这项刚刚发表在《科学报告》(scientific Reports)上的发现，对任何想通过与板栗杂交来赋予美洲栗子抗枯萎病能力的人来说，都具有重大意义。

　　

美洲板栗和中国板栗的染色体毕竟不是那么相似，至少在基因组的一个关键区域——核仁组织区(NOR)是如此。

这一发现将发表在即将出版的《科学报告》(Scientific Reports)上，对任何想通过与板栗杂交来赋予美洲栗子抗枯萎病能力的人来说，都具有重大意义。

“这是植物细胞学领域前所未有的发现，”林业局遗传学家、该研究的主要作者Nurul Faridi说。?

传统的回交育种涉及两个物种之间的杂交，目的是在不进行基因工程的情况下，将两个物种的特征结合在一起。只有当两个物种的染色体相容时，回交育种才能成功。由于中美栗子的杂交后代是可行的，人们认为这两个物种是高度相容的。但是新的研究揭示了这两个物种在NOR上的显著差异。??

一氧化氮是每一个植物和动物细胞的一部分。它携带着制造核糖体的遗传指令——核糖体是制造生命所必需的蛋白质的分子机器。

NOR位于特定染色体短臂末端附近。它在这两个物种中都存在，但在板栗中，它充满了一种被称为异染色质的DNA，占染色体的25%左右。这种DNA的结构和组成让研究人员感到惊讶——它高度浓缩，缺乏基因含量，转录不活跃。?相比之下，美洲栗子卫星非常小，看起来是纯色的。DNA的正色区具有转录活性。

法里迪首先用专门的显微镜、紫外线滤镜和一种与DNA结合的染料发现了一小对板栗染色体，它们发出非常明亮的荧光。

法里迪使用了一种叫做荧光原位杂交(FISH)的技术来进一步分析这一发现。

“我们高质量的FISH图像为这种独特的DNA排列提供了明确的证据，”法里迪说。“这些图片不仅仅是图片;它们证明了遗传物质的动态特性。”?

Faridi自1991年以来一直在FISH工作，在准备植物染色体分析方面有着丰富的经验。从酶消化的根尖中分离良好的染色体，大部分没有细胞壁、核膜和细胞质碎片，最适合FISH。

大多数FISH图像是从动物细胞中获得的，因为植物细胞，尤其是树木细胞，处理起来更具挑战性。?法里迪发现栗子比松树和杨树更难处理。

研究人员将使用一种称为寡核苷酸FISH的技术进行进一步的研究。Oligo-FISH使用从DNA测序中获得的短特异性DNA探针。由于美国板栗和中国板栗的整个基因组已经测序，oligo-FISH将允许研究人员进行详细的基因研究，以辨别细微的基因组差异。这项技术对于研究杂交品种特别有用，因为它可以表明一个基因来自哪个亲本。

研制具有美洲板栗高度和板栗抗枯萎病特性的美洲板栗杂交品种取得了显著进展。然而，正如之前的林业局研究表明的那样，目前最先进的杂交品种还没有足够的抗枯萎病能力进行恢复。

除了美国农业部林业局南方研究站的法里迪和C.达纳·纳尔逊之外，遗传学小组还包括来自德克萨斯农工大学、宾夕法尼亚州立大学、肯塔基大学和美国栗子基金会的研究人员。