Ongelijke overerving
Normaal gesproken erf je de helft van je chromosomen van je moeder en de ander helft van je vader. In een diploïd genoom waar van elke chromosoom twee kopieën zijn is dit relatief eenvoudig. Ingewikkelder wordt het al als een organisme meerdere genomen heeft. Maar ook dan vormen alle chromosomen een paar. En als er onverhoopt toch een oneven aantal chromosomen zijn, dan vindt er geen seksuele overerving plaats. Het organisme is steriel. Toch lukt het de hondsroos, Rosa caninae, die vijf kopieën van elk chromosoom heeft om zich seksueel voort te planten. In Nature laten Duitse en Tsjechische onderzoeker zien hoe de hondsroos dat voor elkaar krijgt.
Het eerste wat de onderzoekers deden van het hondsroos genoom in kaart brengen. Hierbij zagen de onderzoekers dat er zeven groepen van vijf chromosomen zijn. In elke groep lijken twee van de vijf chromosomen 99 tot 100% op elkaar. De andere drie zijn 95 tot 98% identiek. Er zijn dus vier subgenomen, waarvan er maar een als een diploïd (tweevoudig), de andere drie als een haploïd (enkelvoudig) aanwezig zijn.
Vervolgens gingen de onderzoekers vergeleken de onderzoekers het genoom van de hondsroos met die van andere rozen. Hierbij is het handig om te weten dat rozen genetisch in twee groepen zijn gedeeld. De Rosa groep en de Synstylae groep. Twee van de subgenomen vertoonde grote overeenkomst met die van uit de Synstylae groep afkomstige R. chinensis. De onderzoekers duiden deze subgenomen aan met S1 en S2, waarbij S1 het in diploïd voorkomende subgenoom is. De andere twee subgenomen bleken afkomstig van de uit de Rosa groep afkomstige R. rugosa, en kregen de aanduiding R3 en R4.
Stuifmeelkorrels
Tijdens de voortplanting van de hondsroos vormen 14 chromosomen een paar, terwijl de andere 21 chromosomen alleen blijven. Uiteindelijk krijgt de hondsroos 7 chromosomen van z’n vader en 28 chromosomen van z’n moeder. De onderzoekers vermoede dat de 7 chromosomen die de hondsroos van z’n vader krijgt afkomstig zijn van het S1 subgenoom.
Om dit te bevestigen bestudeerde de onderzoekers de aanwezige chromosomen in stuifmeelkorrels. Deze bleken zeven chromosomen te bevatten. Deze chromosomen waren allen afkomstig van het subgenoom S1. En bevestigde het vermoeden van de onderzoekers.
De laatste vraag die de onderzoekers hadden was: hoe zorgt de hondsroos ervoor dat er alleen paarvorming tussen de S1 chromosomen plaats vindt en niet tussen zeg S1 en S2. Om dit te onderzoeken bestudeerde de onderzoeker de centromeren van de chromosomen. Dit is waar de chromosomen bij elkaar komen, en zo een soort van X vormen.
Andere structuur
Specifiek keken de onderzoekers naar stukken DNA die in veelvoud op de centromeren aanwezig is. Die herhalingen zijn op te splitsen in twee groepen. Een groep met transposons, ook wel springende genen genoemd. En een tweede groep met tandem-herhalingen.
Wat opviel was dat in de S1 en in mindere mate R4 chromosomen er veel ATHILA type springende genen aanwezig waren. Dit in tegenstelling tot S2, R3, en in mindere mate R4 chromosomen. Daar waren juist meer CANR4 tandem-herhalingen aanwezig. De onderzoekers speculeren dat verschil in centromeer structuur bijdraagt aan het onevenredig overerven van de subgenomen.
Dus ondanks de aanwezigheid van een oneven aantal chromosomen lukt het de hondsroos om zich voort te planten. Hiervoor past het wel een truck toe. Het laat alleen het subgenoom dat in tweevoud voorkomt toe in de stuifmeelkorrels. De andere drie subgenomen krijgen de nakomelingen van hun moeder.
Literatuur
Herklotz, V., Zhang, M., Nascimento, T. et al. Bimodal centromeres in pentaploid dogroses shed light on their unique meiosis. Nature 643, 148–157 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09171-z
Plant en Zo 