The Crop Journal | 南通大学王凯教授团队综述甘蔗细胞遗传学研究历史和现状

甘蔗是最为重要的糖料作物，以甘蔗为原料生产的食糖约占全球食糖供应总量的80%以上。此外，甘蔗也是重要的生物能源作物，是生物燃料乙醇生产的主要原料。甘蔗属物种原产于热带新几内亚、印度及我国云南等地，现广泛种植于热带与亚热带地区。甘蔗属各种均为复杂多倍体，具有庞大且高度变异的染色体数目，已报道证实的染色体数目从2n = 40 至2n = 128条不等。而现代甘蔗栽培品种主要由割手密种和热带种杂交并与热带种多世代回交培育而成，其染色体组成更为复杂，呈现杂合非整倍体特性，且不同品种染色体数目均不相等。细胞遗传学技术的运用在甘蔗基因组研究与育种利用中起到了至关重要的作用，尤其在甘蔗属的分类、染色体组成的精确解析及辅助育种选择等方面发挥了不可替代的作用。

近日，南通大学研究团队联合澳大利亚、埃及、巴基斯坦等国多位甘蔗遗传育种研究者在The Crop Journal在线发表了题为“Past and recent advances in sugarcane cytogenetics”的综述论文，系统介绍了细胞遗传学在甘蔗遗传育种研究中的应用历史以及现代分子细胞遗传新技术对揭示甘蔗复杂染色体组组成发挥的重要作用。

早在一百年前，经典细胞遗传研究在甘蔗中的开展解开了甘蔗分类学的序幕，为蔗属分类提供了细胞学证据。上世纪90年代，随着荧光原位杂交（FISH）技术的应用，首次揭示了现代甘蔗栽培品种独特的female restitution现象，使得人们对现代栽培种的染色体组成有了全新的认识，从而解答了现代栽培种快速恢复轮回亲本性状的内在机制。该文进一步介绍了以寡核苷酸（oligo）探针FISH为代表的新型分子细胞遗传技术在甘蔗中的应用。结合甘蔗基因组数据，研究者先后成功开发了可精确识别不同染色体及染色体区段的特异oligo探针，从而实现了甘蔗属各种染色体数目、倍性以及染色体基数等基本核心数据的精确解答，为深入认识甘蔗属的染色体组成提供了前所未有的新认识。

最后，作者结合细胞遗传学在甘蔗这一复杂基因组物种的应用，提出了一个细胞学技术策略，其包含基于着丝粒辅助计数、染色体片段特异探针FISH、种间特异涂染探针FISH、染色体全涂染FISH、染色体分带FISH以及染色体单倍型FISH等不同技术方法（图1）。该技术体系为精确揭示复杂基因组物种的染色体组成提供了一个有效的解决方案，具有广泛的借鉴和参考价值。

作者和基金项目

南通大学生命科学学院王凯教授为该文的第一作者，王凯教授、澳大利亚甘蔗产业研究有限公司的Nathalie Piperidis博士、广东省科学院南繁种业研究所王勤楠副研究员与云南省农业科学院甘蔗所吴才文研究员为论文的共同通信作者。该研究得到南通大学引进人才计划(03083074)与国家自然科学基金项目(32270863)的资助。

本文转载自The Crop Journal

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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