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程祝宽研究组在减数分裂的起始研究中取得新进展

  有性生殖是真核生物最重要的繁殖方式,其核心环节是从有丝分裂向减数分裂的转变,即减数分裂起始的过程。但是对减数分裂起始分子机制的了解还很缺乏。 

 

  中国科学院遗传与发育生物学研究所程祝宽研究组前期研究中鉴定到两类功能因子,一类是LEPTO1MEL2基因的突变导致花粉母细胞发育的严重缺陷;另一类是MSP1MIL2基因的突变导致花药绒毡层的发育异常。但这两类基因的突变都不影响减数分裂起始。为了探究花粉母细胞和绒毡层在减数分裂过程的中的相互联系,构建了msp1 lepto1msp1 mel2mil2 lepto1三种双突变体。这三种双突变体造孢细胞核中染色体的形态都停留在有丝分裂状态,而无法转变成减数分裂状态,表明花粉母细胞和绒毡层共同调控减数分裂的起始过程。以msp1 lepto1为例,能指示性母细胞的特征基因MEL1表达仅维持在造孢细胞水平,并且氧化还原相关基因的表达均显著下调,推测双突变体中减数分裂起始缺陷可能是由于药室中氧化水平过高导致。相关研究首次证明决定绒毡层与花粉母细胞发育的两类基因,协同调控减数分裂起始的过程,为深入解析植物减数分裂起始分子机制开辟了新的研究方向。 

 

  该论文于2021815日在The Plant Journal杂志上在线发表(DOI:10.1111/tpj.15461)。程祝宽研究组博士研究生赵婷婷、任丽军和赵杨子为该文章的共同第一作者,程祝宽研究员和李亚非副研究员为该文章共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委等项目的资助。 

 

图:野生型、lepto1msp1lepto1 msp1花药中,绒毡层与花粉母细胞的分化状态