遺傳發(fā)育所在植物染色體分離和取向研究中取得進展

　　染色體正確分離和精確的取向是保證生物體的發(fā)育、基因組的穩(wěn)定及配子正確形成的前提。植物細胞有絲分裂在中期染色體形成雙取向（bi-orientation），減數(shù)分裂I同源染色體配對形成二價體染色體的取向是單取向（mono-orientation），減數(shù)分裂II中期染色體形成類似有絲分裂的染色體取向。非常有趣的科學(xué)問題是，為什么減數(shù)分裂需要進行兩次不同的染色體分離并形成不同的取向？是什么因子控制或決定這樣的過程？在酵母和哺乳動物的研究中發(fā)現(xiàn)，激酶-磷酸化-保護蛋白（The Bub1-H2Aph-Sgo1）的通路及與紡錘體組裝檢測復(fù)合物（spindle assembly checkpoint (SAC) components）對姊妹染色體單體和染色體分離起著非常重要的作用，但在植物細胞分裂，特別是植物減數(shù)分裂過程中，對此了解非常少。

　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所韓方普研究組以玉米減數(shù)分裂突變體及玉米特殊的小染色體為載體研究組蛋白H2AT133位點的磷酸化以及相關(guān)激酶，揭示這些復(fù)合物在染色體單體取向和染色體分離中的作用。玉米中，與前人的研究不同，Bub1-SGO1 的招募與REC8 粘鏈（cohesion）蛋白無關(guān)，SGO蛋白不能保護減數(shù)分裂I的染色體著絲粒完整而發(fā)生姊妹染色單體提早分離。ChIP-seq結(jié)果表明：H2AphThr133的磷酸化間期主要發(fā)生在CENH3的核小體上，隨著細胞周期的進行，磷酸化逐漸擴增到內(nèi)側(cè)著絲粒以及近著絲粒區(qū)域，這也是為什么失去活性的著絲粒沒有組蛋白H2AThr133的磷酸化信號（Dong and Han，2012）。

　　該工作詳細研究了Bub1的定位及細胞周期變化，結(jié)合RNAi與磷酸化信號變化，在特殊的微小染色體、玉米減數(shù)分裂突變體中發(fā)現(xiàn)這一復(fù)合物與減數(shù)分裂I染色體著絲粒的取向無關(guān)，與著絲粒的活性相關(guān)。在植物染色體取向和分離過程中，具有非常復(fù)雜的動態(tài)變化及調(diào)節(jié)機制。

　　上述初步研究結(jié)果于1月12日發(fā)表在New phytologist 雜志（DOI:10.1111/nph.14415），韓方普研究組的博士研究生蘇漢東為論文第一作者。該項研究工作得到國家自然科學(xué)基金委的資助。

　　染色體正確分離和精確的取向是保證生物體的發(fā)育、基因組的穩(wěn)定及配子正確形成的前提。植物細胞有絲分裂在中期染色體形成雙取向（bi-orientation），減數(shù)分裂I同源染色體配對形成二價體染色體的取向是單取向（mono-orientation），減數(shù)分裂II中期染色體形成類似有絲分裂的染色體取向。非常有趣的科學(xué)問題是，為什么減數(shù)分裂需要進行兩次不同的染色體分離并形成不同的取向？是什么因子控制或決定這樣的過程？在酵母和哺乳動物的研究中發(fā)現(xiàn)，激酶-磷酸化-保護蛋白（The Bub1-H2Aph-Sgo1）的通路及與紡錘體組裝檢測復(fù)合物（spindle assembly checkpoint (SAC) components）對姊妹染色體單體和染色體分離起著非常重要的作用，但在植物細胞分裂，特別是植物減數(shù)分裂過程中，對此了解非常少。

　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所韓方普研究組以玉米減數(shù)分裂突變體及玉米特殊的小染色體為載體研究組蛋白H2AT133位點的磷酸化以及相關(guān)激酶，揭示這些復(fù)合物在染色體單體取向和染色體分離中的作用。玉米中，與前人的研究不同，Bub1-SGO1 的招募與REC8 粘鏈（cohesion）蛋白無關(guān)，SGO蛋白不能保護減數(shù)分裂I的染色體著絲粒完整而發(fā)生姊妹染色單體提早分離。ChIP-seq結(jié)果表明：H2AphThr133的磷酸化間期主要發(fā)生在CENH3的核小體上，隨著細胞周期的進行，磷酸化逐漸擴增到內(nèi)側(cè)著絲粒以及近著絲粒區(qū)域，這也是為什么失去活性的著絲粒沒有組蛋白H2AThr133的磷酸化信號（Dong and Han，2012）。

　　該工作詳細研究了Bub1的定位及細胞周期變化，結(jié)合RNAi與磷酸化信號變化，在特殊的微小染色體、玉米減數(shù)分裂突變體中發(fā)現(xiàn)這一復(fù)合物與減數(shù)分裂I染色體著絲粒的取向無關(guān)，與著絲粒的活性相關(guān)。在植物染色體取向和分離過程中，具有非常復(fù)雜的動態(tài)變化及調(diào)節(jié)機制。