生物通报道：来自南京大学生命科学学院医药生物技术国家重点实验室，英国巴斯大学等处的研究人员指出了减数分裂过程中的一个重要进化进程：拟南芥重组事件中大部分都属于基因转换事件，这将有助于解析拟南芥着丝点附近具有较高的遗传多样性的遗传模式。相关成果公布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。

文章的通讯作者分别是南京大学的田大成教授，陈建群教授，以及巴斯大学的Laurence D. Hurstc，其中田大成教授和陈建群教授研究方向主要为植物分子进化与分子生态学，植物抗病基因的多样性，植物基因组学，分子进化遗传学等。

田大成教授和陈建群教授2008年曾在Nature杂志上发表文章，在真核生物中发现插入/缺失(Indel)两侧的碱基点突变出现的频率，较其他区域要高的多，从而提出了一种新遗传突变机制：Indel诱变假说，从源头上回答了“遗传变异究竟是如何形成的”这一生命科学面临的基本问题。

这一观点挑战了传统的进化论观点，并且在此研究的基础上，该研究组又进一步利用近年来发展迅猛的新一代测序技术，展开了更为深入的研究。最新研究就聚焦于基因转换事件（Gene conversion）。

研究人员指出，减数分裂在进化上的重要性，不仅与重组交换引起的等位基因穿梭有关，而且也会对一些基因事件造成直接的影响，比如基因转换，所谓基因转换是指异源双链DNA中的一条链转换，使其在出现碱基配对处与另一条链互补。

目前科学家们虽然能很好的预测交叉率，但是对基因转换率，了解得还不太清楚。比如说，在拟南芥中，利用新一代测序的方法，研究人员会发现这两个比率好似差不多，这与一些间接检测结果不相符，后者显示基因转换率更高一些。

因此在这篇文章中，研究人员通过对40株F2拟南芥，以及其父本母本的基因组测序，深入分析了这个问题。研究人员发现所有重组时间中，超过90％（可能接近99％）是小基因转换，以及偏性基因转换。基因转换影响的蛋白序列突变率，比由突变引起的突变率要高600倍。

由此研究人员指出，这些分析数据表明重组热点和意外的高重组率都接近于着丝粒，这可能解释了之前无法解释的：拟南芥着丝点附近具有较高的遗传多样性的遗传模式。

田大成教授和陈建群教授此前发布的关于Indel诱变假说的成果，具体来说是通过对比了人、黑猩猩、恒河猴、小鼠、大鼠、果蝇、两个水稻和三个酿酒酵母的基因组，发现一种DNA序列的某一特定位置的突变频率比其他区域高得多。而之前，学界认为“自发突变”是没有规律的。

不同物种间、相同物种不同个体间，存在着差异。差异的根本原因是DNA序列的不同，这个不同又是突变产生的。原先认为，环境等外在因素对进化的方向起了关键作用。而这项研究则指出，在外界因素作用时，基因内部会发生变异来适应变化，这和“进化论”有些出入，值得深入探索。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Great majority of recombination events in Arabidopsis are gene conversion events

The evolutionary importance of meiosis may not solely be associated with allelic shuffling caused by crossing-over but also have to do with its more immediate effects such as gene conversion. Although estimates of the crossing-over rate are often well resolved, the gene conversion rate is much less clear. In Arabidopsis, for example, next-generation sequencing approaches suggest that the two rates are about the same, which contrasts with indirect measures, these suggesting an excess of gene conversion. Here, we provide analysis of this problem by sequencing 40 F2 Arabidopsis plants and their parents. Small gene conversion tracts, with biased gene conversion content, represent over 90% (probably nearer 99%) of all recombination events. The rate of alteration of protein sequence caused by gene conversion is over 600 times that caused by mutation. Finally, our analysis reveals recombination hot spots and unexpectedly high recombination rates near centromeres. This may be responsible for the previously unexplained pattern of high genetic diversity near Arabidopsis centromeres.

作者简介：

田大成 教授
专业方向：从事分子和基因组的进化、植物功能基因组和生物信息学的研究。
学习经历：
83－86年：四川农业大学农学硕士
93年：获南京农业大学作物遗传育种学博士
94－97年：澳大利亚Newcastle大学生物学博士

工作经历：
86－93年：四川省种子公司高级农艺师
93－94年： 四川农大水稻研究所作博士后（副教授）
97－98年：澳洲 ForBio Research Pty. Ltd.研究员
98－03年：芝加哥大学生态与进化学系博士后

主持或者参与的项目：
1、非对称基因组中特殊遗传重组规律的研究，2005－2007，国家自然科学基金（30470924）， 25万（负责人）
2、水稻抗病基因组间遗传差异的产生及变异规律的研究，2006－2008，国家自然科学基金（30570987）， 23万（负责人）
3、非对称重组现象的研究，2005－2007，教育部博士点基金， 6万（负责人）
获奖情况
科研项目：
1、1993年：国家科技进步三等奖（杂交水稻制种高产稳产新技术研究，第一主持人）
2、1991年：四川省科技进步一等奖（杂交水稻制种高产稳产新技术研究，第一主持人）


陈建群
所在院系 生命科学学院生命科学与技术系
通讯地址 南京大学生命科学学院

一、近五年来承担的学术研究课题

　　蚜虫传播非持久性病毒的行为机理及其化学调控作用，国家自然科学基金，2003-2005，负责人；
　　水稻抗病基因的分子进化，人事部留学回国人员，2004，负责人；
　　水稻抗病基因的多样性及分子进化，国家自然科学基金，2005-2007，负责人；
　　水稻抗病基因的多样性、分子进化及离体重组，国家科技部973预研，2006-2007，负责人。
 

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