近日，中国农业科学院棉花研究所张永山研究员团队在New Phytologist期刊上发表题为“Transcriptional and epigenetic dynamics underlying semigamy and haploid induction in Gossypium barbadense”的研究成果。中棉所张永山研究员和朱守鸿副研究员为该论文通讯作者，博士生李腾宇（现受国家留学基金委资助于德国植物遗传学和作物研究所联合培养）、研究助理王晨蕾和潘敬文为该论文共同第一作者。

该研究以海岛棉高单倍体诱导率的VSg半配合突变体为材料，围绕双受精关键过程，开展了系统性的多组学研究。在细胞学层面，该研究发现与对照植株相比，VSg突变体展现出极核融合及精－卵核融合过程显著延迟甚至受阻，导致胚和胚乳发育异常，为半配合的发生提供了直接的细胞学证据。在转录组层面，该研究发现大量差异表达基因显著富集于膜融合、细胞周期调控及细胞骨架相关通路，揭示了核融合障碍是导致半配合生殖和单倍体诱导的关键分子基础。在表观遗传层面，该研究发现VSg突变体中DNA甲基化发生动态重塑，差异甲基化基因主要涉及跨膜蛋白、细胞周期蛋白及驱动染色体运动的马达蛋白。研究结果表明，细胞周期进程和核融合相关基因表达受表观遗传调控影响，共同参与了半配合受精引发的发育阻滞与单倍体形成过程，系统揭示了半配合生殖介导单倍体诱导的关键分子通路，阐明了双受精过程中核融合异常与转录－表观遗传重编程之间的内在联系，为棉花及其他作物的高效单倍体育种技术提供了重要的理论依据。

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海岛棉半配合生殖介导的单倍体诱导机制