簸箕柳体细胞突变的研究
突变是生物多样性的重要来源,对生物进化有着重要意义,但对个体而言,大多数突变是有害的,可能会带来疾病、死亡等一系列问题。

由于植物体细胞与生殖细胞早期不发生分化,营养生殖阶段累积的体细胞突变有可能通过分生组织的不断分化传递给后代,因此体细胞突变的累积可能影响整个植株的生态与进化适应性,但多年生植物采取什么样的生存策略降低体细胞突变积累的危害还有待进一步探究。

本研究选取多年生木本植物簸箕柳(Salix suchowensis)作为研究材料,通过对水培后不同枝段上新长出的叶与根中突变进行全基因组测序分析发现,簸箕柳每个叶片样本每个碱基体细胞分裂的点突变率约为6.7 × 10-9左右。

簸箕柳不同分枝之间累积突变差异不大,但在同一枝段上不同组织根与叶中累积突变存在显著差异,根中检测出的突变数量是叶中2.8倍左右,由此可以推测簸箕柳不同组织可能具有不同的突变率。

由于叶片中的体细胞突变代表了分枝早期分生组织干细胞分裂过程产生的突变,这些突变有机会被传递到减数分裂产生的下一代当中;相比之下,根系当中突变代表了根尖分生组织干细胞分裂过程产生的突变,不会被遗传到下一代。

因此这种组织间突变率的差异很有可能是其适应性演化的结果,即植物在叶中维护低突变率花费的成本会比根中高,从而减少有害体细胞突变对于后代的影响。

本研究首次从全基因组层面上分析可再生植物簸箕柳体细胞突变的性质,发现了其不同组织存在的突变异质性,表明簸箕柳可以作为研究多年生木本植物遗传与进化的模式植物,同时为多年生植物体细胞突变的深入研究提供了一定的理论基础与新的思路。