性别起源进化被誉为进化生物学谜题之皇后,是生命科学领域最具吸引力和最热门的研究课题之一,而性染色体的产生与进化更是其中最有趣的核心科学问题。为了增加子孙后代的遗传多样性和适应性,显花植物进化产生了防止两性花(雌雄同花)自交结实的生殖系统。一种典型的两性花包含四个由外向内同心轮生的花器官:花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊。作为性别决定过程的结果,单性的雄花(雌蕊败育或无功能)或雌花(雄蕊败育或无功能)可能在同一株植物上发育(雌雄同株)或在不同的个体上发育(雌雄异株)。从两性花到单性花的进化途径大多与XY型异配子雄性控制系统的性染色体分化和性别决定基因的出现有关。猕猴桃属于典型的功能性雌雄异株植物,具有XY型性别决定系统,雌株为同配型XX,雄株为异配型XY。日本科学家的开创性工作发现了两个Y-染色体编码基因(害羞女孩:Shy Girl/SyGI和友好男孩:Friendly Boy/FrBy)参与猕猴桃的性别决定(Akagi et al., 2018, Plant Cell 30:780–795;Akagi et al., 2019, Nature Plants 5:801–809)。SyGI编码C型细胞分裂素应答调节因子,是雌蕊发育的显性抑制子。FrBy在雄蕊花药绒毡层细胞中强烈表达,独立于SyGI参与维持雄性生殖细胞正常发育。这是一项激动人心的科学发现,但关于猕猴桃性染色体的起源和演化历程仍知之甚少。近日,安徽农业大学刘永胜/岳俊阳团队联合中国农科院深圳农业基因组所周永锋团队在国际著名期刊Plant Biotechnology Journal发表了题为“Origin and evolution of the kiwifruit Y chromosome”的研究论文(https://doi.org/10.1111/pbi.14213)。该研究通过三代测序技术并结合自主开发的分析流程,分别从头组装了中华猕猴桃和毛花猕猴桃高质量的雄株T2T基因组。基于染色体水平的比较基因组学研究,首先鉴定出各自基因组的性别决定区域SDR(sex-determining region),而后发现两者SDR处于不同染色体上,表现为SDR在猕猴桃不同物种性染色体与常染色体之间完全不同的易位组合。同时,利用中华猕猴桃和毛花猕猴桃的F1杂交分离群体的测序数据,也支持中华猕猴桃的性染色体为25号染色体,而毛花猕猴桃的性染色体为12号染色体。