温度对不同倍性水平的Cynodon dactylon在不同纬度地区的核型差异的影响

《BMC Plant Biology》：Impact of temperature on karyotype differences in Cynodon dactylon of different ploidy levels at different latitudes

气候变化下滨藜染色体行为变异及多倍体形成机制研究，揭示温度梯度影响下不同倍性（二至六倍体）染色体不对称性差异，发现二倍体因高度不对称染色体结构对温度波动更敏感，而四倍体对称染色体结构增强适应性，温度变化通过影响染色体结构和减数分裂调控多倍体形成。

　　

摘要

背景

染色体核型与物种进化、适应性和环境响应密切相关。随着全球气候变化的加剧，温度波动对染色体行为产生了重要影响，进而影响了植物的生长和发育。然而，关于Cynodon dactylon（L.）Pers.中核型变异模式及其对倍性水平进化的影响，目前仍知之甚少。

方法

在这项研究中，我们从13个地区选取了42株C. dactylon个体，并在三种温度条件（25℃、30℃和35℃）下进行培养。这些个体的倍性水平从二倍体到六倍体不等。本研究探讨了温度变化对C. dactylon核型的影响。我们采用显微镜观察和核型分析方法，对中国不同纬度地区的种群进行了研究。统计方法包括初步分析（ANOVA、Games–Howell检验和Tukey HSD事后检验、PCA、相关性分析）以及高级建模（混合效应模型和逻辑回归），所有分析均在假设检验的基础上进行。

结果

核型不对称性与倍性水平有关。二倍体的核型最为不对称，其染色体长度变异系数（CV_CL）高于多倍体。在多倍体中，四倍体的核型最为对称。所有核型的着丝粒位置保持稳定。个体间的变异主要由温度和倍性水平共同驱动。当温度从30℃降至25℃时，主要在二倍体中引发了核型变化（从1A变为1B），这种变化通过改变染色体结构和减数分裂过程实现。表现出染色体长度变异的二倍体主要分布在高纬度地区，在25℃至35℃的温度范围内，它们的核型对温度波动更为敏感。

结论

由于二倍体的核型高度不对称，它们对温度波动更为敏感。相比之下，四倍体受温度变化的影响较小，这与其对称的核型有关。较高倍性水平的核型对称性使得多倍体在温度变化下具有更大的稳定性。纬度梯度上的温度变化影响了C. dactylon的核型变化，而核型进化在多倍体的形成过程中起着关键作用。这些发现为理解C. dactylon的倍性进化、筛选适应气候变化的野生资源以及培育新品种提供了理论基础。