华中农业大学严建兵团队率先实现玉米单细胞测序

华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室严建兵教授团队在优秀青年科学基金（31222041）等项目的资助下，最新研究成果“利用基于单孢子测序的四分体分析解析玉米重组机制”（Dissecting Meiotic Recombination based on Tetrad Analysis by Single-Microspore Sequencing in Maize）于3月24日在《自然?通讯》（Nature Communications）在线发表。

　　遗传重组是物种进化的重要动力之一，也是作物遗传改良的理论与物质基础。四分体是一次细胞减数分裂后的直接产物，是遗传重组分析的理想材料。分离四分体的四个小孢子并进行单细胞基因型分析是研究遗传重组机制的最佳方案，尽管目前动物单细胞测序技术较为成熟，但在植物中，由于细胞壁的存在让单细胞DNA难以获取，致使这一研究举步维艰。面对这一学科前沿的挑战，严建兵团队发展了一种简单可行的方法，成功分离出玉米四分体的四个小孢子，并提取其完整DNA，率先实现了植物单细胞全基因组测序，获得了多个创新性的科学发现。

　　严建兵团队通过对玉米24个四分体96个小孢子的全基因组低通量测序分析，获得了近60万高质量的SNP标记，构建了接近单碱基水平的重组图谱，首次准确计算出玉米一个细胞一次减数分裂平均发生重组交换的次数，定位了多个重组热点区域。揭示基因转换是重组过程中普遍发生的重要遗传现象，本研究不但证实了基因转换的发生并精确计算了它们的大小。该研究首次证实了在植物中存在较强的重组负干涉和复杂的染色单体干涉、环境因素显著影响重组频率等重要遗传学现象。这一创新性技术的建立，不但可以应用于其它植物的单细胞测序研究，同时也是玉米重组规律的新认识，并丰富了遗传学理论，为作物的遗传育种提供了有价值的信息。