Dioecy, the separation of reproductive organs on different individuals, has evolved repeatedly in different plant families. Several evolutionary paths to dioecy have been suggested, but the mechanisms behind sex determination is not well understood. The diploid dioecious Amaranthus palmeri represents a well suited model system to study sex determination in plants. A. palmeri is one of the most troublesome weeds in the US, has successfully colonized other regions in the world and has evolved resistance to several herbicide classes. Despite the species agricultural importance, the genetic control and evolutionary state of dioecy in A. palmeri is currently unknown. Early cytogenetic experiments did not identify heteromorphic chromosomes. Here, we used whole genome sequencing of male and female pools from two independent populations to elucidate the genetic control of dioecy in A. palmeri. Read alignment to a close monoecious relative and allele frequency comparisons between male and female pools did not reveal significant sex linked genes. Consequently, we employed an alignment free k-mer comparison which enabled us to identify a large number of male specific k-mers. We assembled male specific contigs comprising a total of almost 2 Mb sequence, proposing a XY sex determination system in the species. Based on our findings we suggest an intermediate evolutionary state of dioecy in A. palmeri. Our findings give insight into the evolution of sex chromosomes in plants and may help to develop sustainable strategies for weed management.

中文翻译：

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雄性相连的基因组区域决定着异性A菜的性别

雌雄异体，即不同个体生殖器官的分离，已经在不同植物家族中反复进化。已经提出了两性对婚的进化途径，但是对性别决定的机制尚不十分了解。二倍体雌雄异体的Amaranthus palmeri代表了一种非常合适的模型系统，用于研究植物的性别决定。A. palmeri是美国最麻烦的杂草之一，已成功地在世界其他地区定居，并已发展出对几种除草剂的抗药性。尽管该物种具有农业重要性，但目前尚不知道棕榈A.的雌激素的遗传控制和进化状态。早期的细胞遗传学实验未发现异形染色体。这里，我们使用了来自两个独立种群的雄性和雌性池的全基因组测序，以阐明棕榈果木中雌雄对体的遗传控制。雄性和雌性库之间的近亲和等位基因和等位基因频率比较的阅读比对未发现显着的性别相关基因。因此，我们进行了无比对k聚体比较，从而使我们能够鉴定大量雄性特异性k聚体。我们组装了总共约2 Mb序列的雄性特异性重叠群，提出了该物种的XY性别决定系统。根据我们的发现，我们提出了棕榈棕榈中对生的中间进化状态。我们的发现为深入了解植物中性染色体的进化提供了可能，并有助于制定可持续的杂草处理策略。雄性和雌性库之间的近亲和等位基因和等位基因频率比较的阅读比对未发现显着的性别相关基因。因此，我们进行了无比对k聚体比较，从而使我们能够鉴定大量雄性特异性k聚体。我们组装了总共约2 Mb序列的雄性特异性重叠群，提出了该物种的XY性别决定系统。根据我们的发现，我们提出了棕榈棕榈中对生的中间进化状态。我们的发现使我们深入了解了植物中性染色体的进化，并可能有助于制定可持续的杂草处理策略。雄性和雌性库之间的近亲和等位基因和等位基因频率比较的阅读比对未发现显着的性别相关基因。因此，我们进行了无比对k聚体比较，从而使我们能够鉴定大量雄性特异性k聚体。我们组装了总共约2 Mb序列的雄性特异性重叠群，提出了该物种的XY性别决定系统。根据我们的发现，我们提出了棕榈棕榈中对生的中间进化状态。我们的发现使我们深入了解了植物中性染色体的进化，并可能有助于制定可持续的杂草处理策略。我们进行了无比对k-mer比较，这使我们能够鉴定大量雄性特异性k-mer。我们组装了总共约2 Mb序列的雄性特异性重叠群，提出了该物种的XY性别决定系统。根据我们的发现，我们提出了棕榈棕榈中对生的中间进化状态。我们的发现使我们深入了解了植物中性染色体的进化，并可能有助于制定可持续的杂草处理策略。我们进行了无比对k-mer比较，这使我们能够鉴定大量雄性特异性k-mer。我们组装了总共约2 Mb序列的雄性特异性重叠群，提出了该物种的XY性别决定系统。根据我们的发现，我们提出了棕榈棕榈中对生的中间进化状态。我们的发现使我们深入了解了植物中性染色体的进化，并可能有助于制定可持续的杂草处理策略。