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程祝宽研究组在提高重组频率研究中取得新进展

  减数分裂是有性生殖物种中的一个核心生物学事件,不仅保证了遗传信息在世代间的稳定传递,还导致双亲遗传物质的重组和交换,增加了杂交后代的遗传多样性。但是绝大多数生物的染色体交叉数目维持在很低水平,使得遗传物质很难充分交流和重组,并导致连锁累赘现象的产生,很大程度上影响了物种遗传改良的效率。然而关于增加重组频率的研究还十分匮乏。 

 

  中国科学院遗传与发育生物学研究所程祝宽研究组利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,编辑水稻中的单链DNA结合蛋白RPA1a (Replication protein A large subunit),获得了rpa1a突变体植株。研究发现,突变RPA1a蛋白能够使交叉数目显著增多,表明RPA1a能够抑制交叉的形成,首次证实RPA在减数分裂交叉频率调控过程中具有重要功能。进一步研究发现,RPA1a以点状信号定位在染色体上,并与交叉相关蛋白共定位。突变RPA1a能显著增加II类交叉,但并不影响I类交叉的形成。RPA1aFANCM-BTR蛋白复合体存在互作关系,推测rpa1a突变体中交叉频率的提升,可能通过影响FANCM-BTR复合体的功能实现。本研究证实RPA1a是植物中一个新的交叉调控因子,可以大幅度提升重组频率。 

 

  该论文于202187日在线发表于Plant physiology,程祝宽研究组博士生苗永杰为该文章第一作者,程祝宽研究员和沈懿助理研究员为共同通讯作者。该研究得到北京市自然科学基金和国家自然科学基金等项目的资助。
 

图:突变RPA1a显著增加同源染色体交叉频率