类玉米花粉驱动通过RNAi引导玉米多样化与驯化

自私遗传元件导致杂交不亲和并偏向或‘驱动’自身传递。染色体驱动通常在不对称的雌性减数分裂中起作用，而基因驱动通常发生在减数分裂后，且主要在雄性中。在这里，我们利用单分子和单花粉基因组测序，描述了类玉米花粉驱动（Teosinte Pollen Drive），这是玉米与墨西哥类玉米（Zea mays ssp. mexicana）杂交中的一种依赖RNA干扰的基因驱动。来自墨西哥类玉米非编码RNA发夹的22核苷酸小RNA依赖于Dicer-like 2并靶向Teosinte Drive Responder 1，后者编码花粉活力所需的脂肪酶。Dcl2、Tdr1和发夹在5号染色体上紧密假连锁，但仅通过雄性传递。墨西哥类玉米渗入早期栽培玉米被认为对其在整个美洲的地理传播至关重要，而墨西哥类玉米中一个紧密连锁的倒位跨越现代玉米的主要驯化扫描区域。对玉米传统品种和同域墨西哥类玉米种群的调查揭示了至少四条染色体上RNAi所需的不连锁基因之间的相关渗入模式，这些基因在合成杂种的花粉中也受到基因驱动。类玉米花粉驱动可能在玉米驯化和多样化中发挥了重要作用，并为植物和动物生殖系中‘自身’小RNA的普遍存在提供了解释。