赏金船长植物的性别决断编造和性染色体相对来说正在演化史对照“年青”。本文中，作家涌现一个统统牝牡异株的林木美洲黑杨（）处于性染色体酿成的早期阶段，此中雌株和雄株的性别正在遗传上差异由两幼段与X或Y物理连锁的序列所决断。兴味的是，有两个Y基因正在对应的X染色体上丧失了。此中一个基因爆发的siRNA通过RNA向导的DNA甲基化和siRNA教导的mRNA剪切来阻断一个对待雌性构造发育至合紧急的基因的表达，从而到达抵造雌性构造发育的功用。而此表一个基因或许产滋长链非编码RNA（lncRNA）转录本，这些lncRNA转录本正在雄性中会消费少少特异功用于雄蕊发育抵造的miRNAs。拟南芥中的遗传转化试验显示这两个基因或许散布独立而且拮抗地影响雌蕊和雄蕊的发育。因而，杨树中的性别决断编造为吐花植物牝牡异株早期演化的钻探供应了一个平台，此中两个拥有拉拢效应的性别决断基因对照倾向于密切连锁。

　　大个人被子植物的花属于两性花，即所谓的两性同体（hermaphroditism），只要约莫10%的被子植物演化出了单性花，统一株上同时呈现雌、雄两种单性花即为牝牡同株（monoecism），而统一株上只要雌花或雄花即为牝牡异株（dioecism）。（p.s. 天然界中还存正在对照少见的状况，即雄全异株（androdioecy），这一类群对照稀疏，此中木樨（Osmanthus fragrans）是最为人熟练的拥有雄全异株繁育编造的植物）。

　　牝牡异株（dioecism）正在被子植物差异支系中独立演化轶群次，近年来正在芦笋（asparagus；雌性抵造基因SOFF，雄性促使基因aspTDF1）和猕猴桃（kiwifruit；雌性抵造基因SyGI林木，雄性促使基因FrBy）中的钻探显示林木，该繁育编造由两性同体演化而来，此中两个Y染色体上统统连锁的基因彼此独立、却又相互拮抗地功用于雌性和雄性发育。

　　除了双基因编造以表，单基因管造的牝牡异株也存正在。正在玉米（maize）和甜瓜（melon）中，人工打算出了该编造；而正在柿子（persimmon）中则是自然演化出了单基因管造编造，柿子Y染色体上的假基因OGI通过抵造常染色体上的旁系同源基因MeGI来功用于雄花的特化。

　　作家对一株雌性美洲黑杨以及其雄性质代举办了测序、拼装，雌株基因组巨细431Mb，contig N50长1.4Mb；雄性基因组巨细414Mb，contig N50长2.8Mb。使用SSR记号将性别决断位点定位到了19号染色体上端粒与N362记号之间的299kb基因组区域上，作家将其界说为性别连锁区域（sex-linked region），简写SLR（Fig 1A）。此表，因为雄株是雌株的直系子孙，因而雄株XY染色体的X是来自于雌株。作家进一步通过SNP分型，差异修建了雄株的X和Y单倍体（Fig 1B）。通过对照X和Y单倍型的SLR区域，作家涌现Y染色体上存正在一长一短两个半合子区段，并通过PCR验证了雄性中的半合子区段（Fig 1C、D）。

　　为了进一步的占定性别决断基因，作家基于49棵雌株和46棵雄株的SNP数据举办了GWAS阐述。使用雌株基因组行为reference，作家占定到了435个SNP存正在雌株纯合、雄株杂合的基因型（作家将其叫做SEMS），此中315个SEMSs存正在于三个SLR基因中，差异是TCP、CLC和MET1（Fig 2A）。结余的SEMSs中，78个位于一个叫做FERR基因位点上，该位点固然同正在19号染色体上，不过属于拟常染色体（pseudo-autosomal）。至于剩下的那些SEMSs均散布于常染色体上。因为利用的是雌性基因组行为参考序列，可以会未来自Y连锁区域的read比对到X染色体的其它同源区域，从而形成假阳性的SEMS。通过进一步使用SLR-Y行为参考基因组，果真涌现悉数常染色体上SEMS总共祛除不见（Fig 2C）。此表，采用read coverage，mapping基因组上只正在一本性别中存正在，而正在另一本性别中确实的基因组区域，结果涌现以SLR-X行为reference没有占定到任何结果，而以SLR-Y行为reference则占定到了与之前相同的半合子区段区域（Fig 2D）。而正在此中长的半合子区段含有两个基因，差异是FERR-R和MmS。

　　为了进一步确认上文所占定到的候选基因，作家定量了这些基因正在杨树雌花和雄花发育历程中的表达程度。结果涌现，TCP、CLC和MET1基因正在雌、雄花发育历程中均有表达，且没有鲜明的倾向性。而FERR只正在雌花中表达，FERR-R和MmS基因只正在雄花中表达。因为FERR基因处于拟常染色体区域，而则处于Y染色体的半合子区域，因而作家臆想这两个基因可以功用于杨树的性别决断 (Fig 3)。

　　序列比对显示FERR-R基因与FERR基因序列犹如性较高，正在启动子和表显子的大个人区域存正在序列同源（Fig 4A）。链特异性lncRNA和small RNA测序数据显示，FERR-R基因转录成一条长的转录本，然后会酿成幼的扰乱RNAs，即siRNAs（Fig 4B）。而且由FERR-R基因爆发的siRNA可能向导FERR基因启动子、5’-UTR以中式一个表显子和内含子上的DNA甲基化（Fig 4B）。亚硫酸氢盐测序显示FERR基因位点这些区域上的DNA甲基化只是特异性的正在雄株中存正在（Fig 4B）。别的，FERR-R基因爆发的siRNA还或许靶向FERR基因的三个表显子，表白FERR-R基因可以还会出席siRNA教导的FERR基因转录本剪切，作家进一步通过刹那表达试验验证了这一点（Fig 4C）。联合上文对待FERR基因正在牝牡花中的表达阐述，以及正在拟南芥中的过表达试验（Fig 5A），作家臆想FERR基因功用于促使雌性器官发育，而雄株中特有的FERR-R基因则功用于FERR基因功效的抵造。

　　生信阐述显示MmS的转录本或许联合多个miRNA（Fig 6A）。qRT显示MmS基因正在雄花差异发育工夫继续表达（Fig 3C）。作家臆想MmS基因通过联合多个miRNAs，从而使得雄株中的miRNAs比拟于雌株中的更少，也阻断了雄株中这些miRNA对待其靶基因的抵造，而这些靶基因可以功用于促使雄性器官发育。杨树MmS基因正在拟南芥中的过表达试验显示其或许增添拟南芥的雄蕊，但不影响雌蕊的发育（Fig 5B）。

　　片面简介：1997年，南京林业大学，博士；2000-2001年，瑞典农业大学，博士后；2002-2005年，美国能源部橡树岭国度实践室，博士后。

　　PLoS Genetics：君迁子基因组揭示柿属植物支系特异性别决断编造的演化

　　Plant Physiology：CsMADS3促使柑果中的叶绿素降解和类胡萝卜素合成（华中农业大学）

　　Molecular Plant：LBD11-ROS反应调剂功用于拟南芥的维管酿成层增殖和次生滋长（浦项科技大学）

　　Science Advances：根结线虫通过调控植物的CLE3-CLV1模块，促使侵染经过（日本熊本大学）

　　Nature Communications：油菜素内酯出席植物养分滋永远变更的分子机造解析（浙江农林大学）

　　Current Biology：光合功用爆发的蔗糖驱动侧根“生物钟”（德国弗莱堡大学）

　　PNAS：花同源异型基因正在叶中被抵造、花中被激活的分子机造（南卡罗来纳大学）

　　北化孙晓明、刘文等综述：双原子催化剂正在可继续能源利用中的近况与瞻望

　　名家博士论文59：华人引文桂冠奖(预测诺贝尔奖专用)得到者博士论文bioRxiv：牝牡异株林木美洲黑杨的性别决计基因审定