程祝宽研究员《Plant Journal》解析水稻减数分裂

生物通报道  近日来自中国科学院遗传与发育生物学研究所程祝宽课题组在水稻减数分裂同源染色体分离机制研究中取得新进展，该研究为进一步揭示植物减数分裂过程中同源染色体分离的分子机制提供了新思路。相关结果于2011年4月19日在国际杂志《Plant Journal》上在线发表。

    高效转染功能活性蛋白，Fermentas推出最新产品，快来免费申请样品！

与有丝分裂不同的是，减数分裂染色体复制一次，而细胞分裂两次。这种质的差异与染色体臂上及着丝粒处黏着蛋白的分步消失有直接关系。染色体臂上黏着蛋白在减数第一次分裂消失是保证同源染色体分离的前提；而着丝粒处黏着蛋白的维持是保证姊妹染色单体在减数第二次分裂才相互分开。shugoshin是一个着丝粒定位的蛋白，其主要功能是保护姊妹染色单体着丝粒区域黏着蛋白在减数第一次分裂过程中不被降解。shugoshin蛋白在真核生物中具有较高的保守性，早在上世纪九十年代果蝇中首先发现了shugoshin蛋白（Mei-S332），然而其功能在不同物种中有了进一步分化。

在这篇文章中，研究人员发现水稻中也存在shugoshin蛋白OsSGO1。在Ossgo1突变体中，姊妹染色单体的着丝粒在中期I就有提前分开的趋势，而到后期II姊妹染色单体发生随机分离，表明OsSGO1对维持姊妹染色单体着丝粒处黏着的重要性。免疫荧光定位研究表明在减数第一次分裂和有丝分裂前期，OsSGO1从核仁中逐渐转移到染色体的着丝粒上，中期后逐步从着丝粒上脱离。并且在Ossgo1突变体中，联会复合体延迟形成并提早消失，说明它对于维持联会复合体的稳定具有重要作用，这也揭示了植物界shugoshin蛋白在减数分裂前期I的特殊功能。

程祝宽实验室在读博士生王莫为该论文第一作者，该研究得到了科技部和国家自然科学基金委的资助。

（生物通：何嫱）

作者简介：、
程祝宽
研究员，博士生导师。

1987年获扬州大学农学系农学学士，1990年获扬州大学农学系作物遗传育种硕士，1999年获中国科学院遗传研究所理学博士，1999年至2002年在美国Wisconsin-Madison大学从事博士后研究。2002年12月入选中国科学院“****”，终期考核为优秀。2003年获国家杰出青年基金资助，目前主持国家自然科学基金重点项目和科技部“863”及“973”课题。在Nature、Sciences、Nature  Genetics、PNAS等国际刊物上发表论文30余篇。

主要研究内容包括：

1.植物减数分裂过程的遗传控制
减数分裂是配子形成过程中进行的一种特殊分裂方式，其特点是染色体复制一次，细胞分裂两次，形成了染色体数目减半的配子。雌雄配子受精形成合子，染色体又恢复到原来的数目。由于减数分裂过程来自父母双方染色体的充分重组和精确分离，在保证物种遗传物质相对稳定的基础上，为有性后代提供了极其丰富的多样性，这也正是借助有性杂交进行遗传选择的基础。减数分裂过程是一极其复杂的生命过程，涉及减数分裂的启动，同源染色体的配对、联会、交换和分离等一系列染色体的变化过程，这些过程受着许多基因的调控，一直成为生物科学研究的热点。我们以水稻作为模式生物，通过正向和反向两种途径，系统研究参与减数分裂过程的基因，了解这些它们的作用网络，为最终解析减数分裂调控的分子机理提供依据。

2.水稻花器官发育及种子形成的分子机理
花器官是植物特有的生殖器官，其遗传与发育受到许多基因的调控。水稻作为单子叶分子生物学研究的模式生物，其花器官与双子叶植物有着质的差别。我们以水稻为模式生物，通过诱发花器官变异的突变体，克隆相关基因，为深入了解单子叶生物花器官形成与发育的分子机理提供证据。