近日，国际顶尖植物学期刊《Trends in Plant Science》（2017年影响因子11.911）在线发表我校计算生物学中心研究团队论文。论文提出研究基因组结构、变异、功能与进化的新方法，受到学术界重要关注。

        基因组是生命的总开关，对其深入研究、解析是贯穿整个生命科学的主线条。我校计算生物学中心团队以统计模型为工具，以当前二代测序技术产生的海量基因组数据为支撑，更以近二、三十年以来在包括人类、动物与植物在内的所有生物积累的遗传研究资源为突破口，提出了以多点连锁分析为基础的基因组解析新理论、新方法与新模型，为系统研究各类生物基因组变异与功能提供了重要分析工具。

        新方法构建的细胞遗传基础是由减数分裂引起的同源染色体之间的交换与重组。通过染色体重组，新的DNA变异类型得以产生，并进一步导致新表型性状的出现。新变异产生的程度与遗传物质交换的模式与在染色体上的分布密切相关。早在一个世纪之前，美国遗传学家A.H.Sturtevant首次发现染色体交换点是非随机分布的，而是趋向于均匀排列，这一现象被称为“交换干扰”(crossover interference)，被发现在真核生物中普遍存在，是染色体变异与进化的重要力量。

         国际上有大量学者对“交换干扰”的分子机理进行了深入探讨，提出了众多理论假设，如机械胁迫理论（mechanical stress theory），聚合作用理论（polymerization theory）,伽玛理论（gamma theory）等等。虽然这些理论对解释交换干扰的产生与发生过程产生了很大影响，但是存在的明显局限性限制了它们的广泛应用。首先，它们依赖于突变体的选择，正因如此，这些理论仅在少数几个物种中产生影响。其次，这些理论无法对基因组全局性变异进行完整构建与预测，因而距离实际人工分子育种设计的应用尚有很长的距离。

        我研究人员打破传统理论与分析的局限性，引入多点连锁分析方法来探讨交换干扰的分布规律，并利用这一方法分析我国名花--梅花基因重组、交换与交换干扰，发现梅花基因组在自然与人工选择下趋向于产生广泛分布的遗传干扰现象，具有很强的对环境变迁的适应能力。发现的几个关键染色体遗传干扰片段对于研究该物种进化与选择育种具有重要作用。

        新方法受到国际同行好评。国际著名数量遗传学家以色列Haifa大学Korol教授认为, 这一方法对于研究生物对环境的适应性与进化有重要作用。他领导的进化研究课题组正在利用这一方法研究果蝇在饥饿与高温胁迫下染色体结构的变化，以此探讨该物种在自然选择压力下的进化模式。著名人类遗传学家美国Rockefeller大学Ott教授是三点连锁分析的创始人之一，他对我研究人员提出的交换干扰研究方法也给予高度评价，认为这一方法可以整合到人类全基因组关联分析，提高人类遗传与进化研究的功效。

        据悉，计算生物学中心研究人员正在利用这一方法设计胡杨与拟南芥实验，以期在植物与林木研究领域获得重要突破。

        本研究由计算生物学中心与国家花卉工程中心合作。论文第一作者是花卉中心青年教师孙丽丹，计算生物学中心博士研究生王晶、桑蒙蒙为共同第一作者，计算生物学中心教授邬荣领为责任作者。其他参与人员包括姜立波、程堂仁、张启翔，以及美国Virginia Tech教授Binyu Zhao。

        在过去几年内，计算生物学中心与国家花卉工程中心开展了许多卓有成效的合作，愈发成为不同学科交叉合作共同进步的典范。

        论文链接：http://www.cell.com/trends/plant-science/fulltext/S1360-1385(17)30131-0