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我所在番木瓜性别分化机制研究上取得新进展

来源：花匠小妙招时间：2025-07-21 13:54

发布时间：2022-04-28 点击量:268 来源:果树所

近日，我所与福建农林大学、美国伊利诺伊大学香槟分校等单位联合在Horticulture Research（IF = 6.793，园艺学一区）上发表了题为Methylation related genes affect sex differentiation in dioecious and gynodioecious papaya的研究论文，系统阐述了基因组甲基化修饰及激素作用对番木瓜性别特征形成和性染色体演化的影响（原文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhab065）。

番木瓜是重要的热带果树，也是研究植物性别分化的优异材料。单全异株的番木瓜拥有三种性别，在野生番木瓜中是雄雌异株，在栽培番木瓜中是雌全异株。不同的XY性染色体组合决定番木瓜性别，XX为雌性，XY为雄性，XYh为两性；Yh性染色体演化自4000年前的Y染色体。Y和Yh性染色体的存在使番木瓜同时拥有了雄雌异株和雌全异株两类生殖体系，比较分析这两类番木瓜的性别差异可以为研究植物性别特征形成和性染色体演化提供重要线索。

该研究通过全基因组甲基化测序发现不同性别番木瓜花的甲基化水平的季节性波动，特别是进入夏季后雄雌异株和雌全异株番木瓜幼花的甲基化水平都趋向一致，说明环境变化引发甲基化重编程使基因组甲基化程度接近，由此判定造成不同性别番木瓜花甲基化差异的因子和番木瓜性别决定因子并不一致。研究同时观察到Y/Yh染色体性别决定区及其对应的X染色体区域的高度甲基化修饰，首次报道了广泛而高水平的性别决定区甲基化修饰是番木瓜性染色体重要的表观修饰特征。表达谱分析发现上述甲基化程度季节性改变是由于甲基化修饰和染色质重塑基因的转录变化造成的，主动去甲基化在甲基化重编程中发挥了重要的作用。此外，通过基因模块-性状关联分析还观察到一个与雄花特征高度相关的基因模块，该模块基因富集于植物信号传导通路，可能存在一条由生长素响应因子ARF驱动的花器官发育通路，对番木瓜雄花性状的形成具有重要作用。总之，该研究通过多组学联合分析，更新了学界对番木瓜性别决定过程中遗传和表观遗传因素作用的认识，揭示了番木瓜性别分化和性染色体演化的复杂性。

果树研究所周平博士/助理研究员为论文第一作者，美国伊利诺伊大学-香槟分校明瑞光教授是为本文通讯作者。该研究得到了福建省科学技术厅、美国国家科学基金会、中国国家自然科学基金委员会、福建农林大学等多个项目的联合资助。（果树研究所周平）