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本研究室在水稻雄性生殖发育研究中获新进展
发表时间:2016-08-11 阅读次数:1836次

    植物学国际权威期刊《植物细胞》(The Plant Cell)于2016年7月19日在线发表了本团队在水稻减数分裂研究方面的最新进展:MEIOTIC F-BOX Is Essential for Male Meiotic DNA Double Strand Break Repair in Rice(http://www.plantcell.org/content/early/2016/07/19/tpc.16.00108.abstract)。

    性母细胞通过减数分裂产生配子是植物有性生殖过程中最为重要的阶段之一,同时也是一个高度复杂、受到精确调控的生物学过程。性母细胞的分化、减数分裂的起始、同源重组的发生等一系列生物学事件都需要各种蛋白适时地出现及降解,或通过某种特定修饰调节这些蛋白活性以完成其功能。蛋白泛素化是调控蛋白水平或活性的关键途径之一,在很多重要的生物学过程中起到重要的调节作用。SCF E3连接酶是目前研究较多的一类泛素化连接酶,包含SKP1、Cullin、F-box蛋白和Rbx1四个关键成分。其中F-box蛋白作为靶蛋白的受体,可以特异的识别底物。在植物中存在将近700个F-box蛋白,但植物中泛素化途径是否参与调节性母细胞的减数分裂过程还不是很清楚。

    本研究通过对一个F-box蛋白基因MOF的克隆和功能分析,揭示了蛋白泛素化途径在水稻雄性性母细胞减数分裂过程中重要作用。水稻mof突变体的雄性孢母细胞不能进行正常的减数分裂,细线期不能形成端粒束,同源染色体不能完成配对、同源重组等过程。雄性孢母细胞发育停滞在减数分裂I粗线期之前,随后DNA发生碎片化,促发细胞凋亡导致完全的雄性不育。水稻减数分裂过程中,同源染色体的配对和重组依赖于DNA双链断裂(double strand break,DSB)的形成和修复。该项研究证明MOF突变影响了DSB修复相关蛋白在染色体上定位,导致DSB修复无法完成。这项研究工作第一次报道了F-box类蛋白在植物性母细胞发育及减数分裂过程中的调节作用,为阐明泛素化途径在减数分裂过程中的作用机制提供了新的认识。

    该研究得到科技部973计划,国家重点研发计划和国家自然科学基金委的资助。梁婉琪研究员是本文的通讯作者,第一作者为博士生何漪。

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