近日,中國水稻研究所王克劍研究員在水稻遺傳重組研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,相關(guān)研究成果于近期在線發(fā)表在《Cell》出版社旗下子刊《分子植物(Molecular Plant)》上,這也是水稻所承擔(dān)的浙江省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目“水稻重組與聯(lián)會基因的分離及功能研究”取得的重要成果。
在作物種間和種內(nèi)蘊(yùn)藏著大量的優(yōu)良性狀基因,但這些優(yōu)良基因的轉(zhuǎn)移通常會受到有限的遺傳重組頻率以及不良基因連鎖的影響。截至目前尚沒有在農(nóng)作物中發(fā)現(xiàn)可以有效提高遺傳重組頻率的方法。
聯(lián)會復(fù)合體是在真核生物減數(shù)分裂期在同源染色體之間形成的復(fù)雜蛋白結(jié)構(gòu)。在多個模式生物中的研究表明,該結(jié)構(gòu)蛋白的完全突變會導(dǎo)致遺傳重組頻率的降低。王克劍研究團(tuán)隊通過對水稻聯(lián)會復(fù)合體的弱等位突變體研究表明,聯(lián)會復(fù)合體蛋白的部分突變可以將遺傳重組頻率平均提高至野生型中的1.8倍左右,其中在重組冷點(diǎn)處(即:重組頻率較低的位置)的提高幅度尤為明顯。與此同時,在突變體中遺傳干涉的強(qiáng)度與野生型相比也顯著降低,該結(jié)果表明聯(lián)會復(fù)合體這一真核生物保守蛋白結(jié)構(gòu)極有可能參與遺傳干涉現(xiàn)象的形成。前期研究表明在水稻中至少存在2類重組方式,其中一類有相互干涉(I型重組交換),而另一類則沒有相互干涉(II型重組交換)。通過進(jìn)一步的遺傳分析以及細(xì)胞學(xué)觀察揭示在突變體中增加的遺傳重組主要通過I型遺傳重組途徑形成。
該研究成果首次實(shí)現(xiàn)了在農(nóng)作物中提高遺傳重組頻率的目標(biāo),對于打破水稻不良遺傳連鎖提高育種效率具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。另外,由于聯(lián)會復(fù)合體蛋白在不同農(nóng)作物中高度保守,所以該研究成果對其它作物的育種研究同樣具有重要的借鑒意義。
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聯(lián)會復(fù)合體是在真核生物減數(shù)分裂期在同源染色體之間形成的復(fù)雜蛋白結(jié)構(gòu)。在多個模式生物中的研究表明,該結(jié)構(gòu)蛋白的完全突變會導(dǎo)致遺傳重組頻率的降低。王克劍研究團(tuán)隊通過對水稻聯(lián)會復(fù)合體的弱等位突變體研究表明,聯(lián)會復(fù)合體蛋白的部分突變可以將遺傳重組頻率平均提高至野生型中的1.8倍左右,其中在重組冷點(diǎn)處(即:重組頻率較低的位置)的提高幅度尤為明顯。與此同時,在突變體中遺傳干涉的強(qiáng)度與野生型相比也顯著降低,該結(jié)果表明聯(lián)會復(fù)合體這一真核生物保守蛋白結(jié)構(gòu)極有可能參與遺傳干涉現(xiàn)象的形成。前期研究表明在水稻中至少存在2類重組方式,其中一類有相互干涉(I型重組交換),而另一類則沒有相互干涉(II型重組交換)。通過進(jìn)一步的遺傳分析以及細(xì)胞學(xué)觀察揭示在突變體中增加的遺傳重組主要通過I型遺傳重組途徑形成。
該研究成果首次實(shí)現(xiàn)了在農(nóng)作物中提高遺傳重組頻率的目標(biāo),對于打破水稻不良遺傳連鎖提高育種效率具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。另外,由于聯(lián)會復(fù)合體蛋白在不同農(nóng)作物中高度保守,所以該研究成果對其它作物的育種研究同樣具有重要的借鑒意義。
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