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早期研究表明，作物远缘杂交和异源多倍化早期世代会经历不同程度的基因组冲击，并伴随染色体数目和结构异常，产生染色体重排以及单亲染色体丢失等核型不稳定现象。因此，对远缘杂交过程不同亲本来源染色体组的稳定和适应机制进行研究，有助于克服种间隔离，实现种质资源更高效、广泛的利用。
2023年12月7日，Journal of Genetics and Genomics 在线发表中国科学院遗传与发育生物学研究所韩方普研究员团队题为“Wide hybridizations reveal the robustness of functional centromeres in Triticum-Aegilops species complex lines”的研究论文。该研究揭示了人工合成多倍体小麦着丝粒渐进式进化方式的普遍性，为新种质资源的创制和小麦遗传改良提供重要理论依据和材料基础。
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韩方普研究组长期从事小麦远缘杂交与染色体工程育种工作。前期利用小麦远缘杂交材料，详细研究了四倍体长穗偃麦草的起源及快速二倍化。利用二倍体及四倍体长穗偃麦草的优良基因对小麦赤霉病抗性进行了遗传改良。该研究在前期工作基础上，通过人工创制一系列四倍体和六倍体合成小麦材料来模拟自然界小麦多倍化过程，并通过着丝粒特异CENH3抗体进行ChIP-seq实验，显示在小麦-山羊草合成材料F1、S0及有限世代连续自交过程中，着丝粒CENH3的装载相对亲本稳定(图1)。研究结果说明，面对基因组冲击，人工合成异源多倍体小麦早期世代着丝粒CENH3渐进式进化是一种普遍存在的进化方式，为异源多倍体早期基因组相对稳定提供了保证机制。
图1. 小麦-山羊草人工合成材料着丝粒的适应性进化
A: 杂交对着丝粒定位的影响；B: 多色FISH技术鉴定合成小麦材料；C: 杂交和多倍体化对着丝粒定位的影响；D: 合成四倍体小麦代际间CENH3装载稳定；E: 高代合成小麦核型稳定；F: 高代合成小麦7号染色体着丝粒的适应性进化。
综上所述，该研究通过从头创制一系列人工合成小麦材料，探索不同基因组着丝粒瞬时适应远缘杂交和异源多倍化的方式，解析多倍体基因组核型稳定的机制，为其他多倍体作物及潜在野生近缘种着丝粒的重新驯化奠定了基础。
作者简介
中国科学院遗传与发育生物学研究所已毕业博士研究生黄宇虹为该论文第一作者，韩方普研究员和华中农业大学苏汉东教授为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划项目(2022YFF1003303)和国家自然科学基金项目(31991212)的资助。
引用本文
Yuhong Huang, Qinghua Shi, Chen Zhou, Chunhui Wang, Yang Liu, Congyang Yi, Handong Su, Fangpu Han. (2023). Wide hybridizations reveal the robustness of functional centromeres in Triticum-Aegilops species complex lines. Journal of Genetics and Genomics.
DOI：10.1016/j.jgg.2023.12.001
第一作者面对面
自我介绍
大家好，我是黄宇虹，来自祖国南疆的边陲明珠小城——广西防城港市，北上求学后于2023年6月毕业于中国科学院遗传与发育生物学研究所，师从韩方普研究员，课题组研究方向为植物染色体生物学。现在华中农业大学小麦团队苏汉东教授课题组从事博士后研究工作。
业余兴趣爱好
跑步、瑜伽、研究美食。
目标或愿景
成为小麦科研领域的一分子，不断创新研究，提高小麦的生产力和适应性，为世界减少饥饿问题贡献绵薄之力。
你心目中最喜欢或敬仰的科学家
最敬仰的科学家是袁隆平袁老先生。“人就像一粒种子，要做一粒好的种子。”袁老用这句话勉励当代青年，激励着无数国人为梦想前行。播撒下心怀人民、爱党爱国的“种子”，用汗水浇灌这片充满希望的土地。“禾下乘凉梦”，我们一起追！
如何向你的家人朋友介绍研究的内容和意义？
我们的研究主要关注小麦，它是世界上最重要的粮食作物之一。我们每天吃的面包、面条和其他小麦制品都来自小麦。平时在实验室里进行的实验和田间的试验都是为了追溯小麦的前世今生，找出如何让小麦长得更快、产量更高，同时保证营养价值和口感的原因。我们工作的长远目标是确保小麦能够在不同环境下茁壮成长，即使在干旱或者病虫害发生的时候也能有好的收成。
在课题研究过程中，你遇到过什么特别的困难，是如何克服的？
困难: 长时间的研究过程需要极大的耐心和毅力，其中艰辛不言而喻，有时候缺乏立即的反馈和结果会让我感到不安和焦虑。
解决: 目标指引方向，照亮前方。设定短期和长期目标，并庆祝达成每一个小目标。同时，也培养了每周跑步的习惯，帮助管理焦虑，并保持清晰的头脑。
在得知论文被接收后，你的感觉是什么？
千里马常有而伯乐难寻，得知论文即将刊发，犹如高山流水般畅快。非常感谢我们的工作得到审稿人和编辑的认可，这是对我们研究成果的肯定，也是对我们后续工作的支持与鼓励。非常感谢韩老师以及所有为我提供指导与帮助的人。
在你的研究领域中，你认为最挑战的科学问题是什么？
多倍体小麦的遗传背景非常复杂，因为它包含了多个亚基因组。这给遗传分析和解析基因表达的调控机制带来了巨大的挑战。
期刊简介
Journal of Genetics and Genomics
Journal of Genetics and Genomics (JGG) 是由中国科学院遗传与发育生物学研究所和中国遗传学会主办的国际学术期刊，致力于报道涵盖生命科学和医学遗传学领域的原创性研究成果。JGG 2022年度影响因子5.9 (5年影响因子5.9)，Scopus学术期刊评价指标CiteScore 5.9，位列JCR 2022年度GENETICS & HEREDITY领域Q1区，BIOCHEMISTRY & MOLECULAR BIOLOGY领域Q1区，入选中国科技期刊卓越行动计划。
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