The genome-wide meiotic recombination landscape in ciliates and its implications for crossover regulation and genome evolution

生物 减数分裂 基因组 遗传学 进化生物学 重组 联会复合体 异位重组 基因组进化 有性生殖 同源重组 基因转化 核基因 倍性 有丝分裂交叉 基因 遗传重组
作者
Lu Fu,Chao Gu,Kazufumi Mochizuki,Jie Xiong,Wei Miao,Guangying Wang
出处
期刊:Journal of Genetics and Genomics [Elsevier BV]
卷期号:51 (3): 302-312 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jgg.2023.09.013
摘要

Meiotic recombination is essential for sexual reproduction and its regulation has been extensively studied in many taxa. However, genome-wide recombination landscape has not been reported in ciliates and it remains unknown how it is affected by the unique features of ciliates: the synaptonemal complex (SC)-independent meiosis and the nuclear dimorphism. Here, we show the recombination landscape in the model ciliate Tetrahymena thermophila by analyzing single-nucleotide polymorphism datasets from 38 hybrid progeny. We detect 1021 crossover (CO) events (35.8 per meiosis), corresponding to an overall CO rate of 9.9 cM/Mb. However, gene conversion by non-crossover is rare (1.03 per meiosis) and not biased towards G or C alleles. Consistent with the reported roles of SC in CO interference, we find no obvious sign of CO interference. CO tends to occur within germ-soma common genomic regions and many of the 44 identified CO hotspots localize at the centromeric or subtelomeric regions. Gene ontology analyses show that CO hotspots are strongly associated with genes responding to environmental changes. We discuss these results with respect to how nuclear dimorphism has potentially driven the formation of the observed recombination landscape to facilitate environmental adaptation and the sharing of machinery among meiotic and somatic recombination.

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