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中国农业大学贺岩教授课题组在玉米减数分裂研究中取得新进展

植物科学最前沿 2018年07月17日 报道 浏览次数:

2018年7月16日,Frontiers in Plant Science的Advances in Plant Meiosis: From Model Species to Crops减数分裂专题板块在线发表了中国农业大学国家玉米改良中心贺岩教授团队题为“ZmCom1 is required for both meiotic and mitotic recombination in maize”研究论文。该研究结果表明,这是玉米中第一个参与同源染色体重组过程中DNA双链断裂修复的蛋白,为后期玉米减数分裂研究奠定了一定的理论基础。

图1. Zmcom1突变体雌雄败育的表型

减数分裂是一种特殊的细胞分裂方式,它在真核生物世代交替的过程中起着十分重要的作用,不仅能维持染色体的稳定性并且可以通过同源重组来创造生物的遗传多样性,从而促进生物物种的进化。减数分裂目前已经成为生命科学研究中的一个非常热门的领域,通过分析相关减数分裂突变体的表型与功能对阐述减数分裂的分子机制具有重要的理论意义。玉米作为世界上重要的粮食作物之一,同时也是减数分裂研究中十分理想的模式植物。对玉米减数分裂分子机制的研究不仅可以巩固和深化对现有减数分裂研究的认识,同时对于利用现代分子生物学技术服务于实际的生产育种也有一定的帮助。

图2. Zmcom1突变体联会复合体的中心元件ZYP1组装异常

该研究利用反向遗传学的手段研究了具有雌雄败育表型的Zmcom1突变体(图1),揭示了ZmCom1蛋白在玉米减数分裂和有丝分裂中调控重组的重要作用。相比拟南芥和水稻而言,这一突变体不仅存在减数分裂过程中同源染色体配对异常、联会复合体组装缺陷(图2)、染色体片段化、端粒形成异常的表型,更有趣的是,在正常的生长情况下,有丝分裂过程中部分染色体片段化和染色体桥的产生(图3),对基因组DNA的稳定性产生了一定的影响,造成了植株的营养生长的异常。

图3.  Zmcom1突变体有丝分裂过程中部分染色体片段化和染色体桥的产生

贺岩教授为该论文的通讯作者,该课题组汪亚中博士生和姜露光博士生为论文的共同第一作者,该研究得到了国家自然科学基金的支持。

植物科学最前沿”微信公众号2018年7月16日报道

责任编辑:刘铮
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