Allopolyploidy–a shaping force in wheat genomes

最近の研究では、allopolyploidyは二つの方法で小麦のゲノム進化を加速することが示されています。 (1)異倍体化は、様々な主要な遺伝的およびエピジェネティックな変化を瞬時に発生させることにより、急速なゲノム変化(革命的変化)を引き起こす。 この革命的変化には、(1)コードおよび非コードDNA配列の非ランダムな除去、(2)コードおよび非コードDNAのDNAメチル化などのエピジェネティック変化、(3)遺伝子やレトロエレメントの活性化、そして隣接する遺伝子の発現変化、などが含まれる。 これらの再現性の高い変化は、F1ハイブリッドまたはアロポロイドの第一世代で起こり、自然界で二度起こったものと類似している。第一世代は同系4倍体小麦の形成(約50万年前)、第二世代は6倍体小麦の形成(約1万年前)である。 4倍体では2対の相同染色体のうちの1対から、6倍体では2対の相同染色体から非コード配列が除去され、倍数体レベルでの相同染色体の分化が促進され、全倍数体小麦の倍数体的挙動に物理的基盤が提供されていることが明らかになった。 遺伝子発現の制御は、ゲノム間相互作用の改善につながる可能性がある。 遺伝子の不活性化は迅速な倍数体化をもたらし、脱メチル化による遺伝子の活性化や隣接遺伝子の発現を変化させるレトロエレメントの転写活性化により、新しい発現パターンがもたらされる。 進化的変化は、(1)構成ゲノム間の染色体セグメントの水平移動、(2)異種間あるいは異種と二倍体間の交雑・内殖による組み換えゲノムの生成、(3)突然変異から構成される。 これらの現象は、ゲノムの構造と機能の両面における可塑性を強調するものであり、新しく形成されたアロポロイドの適応性を向上させ、自然界への迅速な定着を促進するものと思われる。

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