遺傳發(fā)育所在植物染色體分離和取向研究中取得進(jìn)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），減數分裂I同源染色體配對形成二價(jià)體染色體的取向是單取向（mono-orientation），減數分裂II中期染色體形成類(lèi)似有絲分裂的染色體取向。非常有趣的科學(xué)問(wèn)題是，為什么減數分裂需要進(jìn)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(guò)程？在酵母和哺乳動(dòng)物的研究中發(fā)現，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合物（spindle assembly checkpoint (SAC) components）對姊妹染色體單體和染色體分離起著(zhù)非常重要的作用，但在植物細胞分裂，特別是植物減數分裂過(guò)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(diǎn)的磷酸化以及相關(guān)激酶，揭示這些復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(wú)關(guān)，SGO蛋白不能保護減數分裂I的染色體著(zhù)絲粒完整而發(fā)生姊妹染色單體提早分離。ChIP-seq結果表明：H2AphThr133的磷酸化間期主要發(fā)生在CENH3的核小體上，隨著(zhù)細胞周期的進(jìn)行，磷酸化逐漸擴增到內側著(zhù)絲粒以及近著(zhù)絲粒區域，這也是為什么失去活性的著(zhù)絲粒沒(méi)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，結合RNAi與磷酸化信號變化，在特殊的微小染色體、玉米減數分裂突變體中發(fā)現這一復合物與減數分裂I染色體著(zhù)絲粒的取向無(wú)關(guān)，與著(zhù)絲粒的活性相關(guān)。在植物染色體取向和分離過(guò)程中，具有非常復雜的動(dòng)態(tài)變化及調節機制。

　　上述初步研究結果于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），減數分裂I同源染色體配對形成二價(jià)體染色體的取向是單取向（mono-orientation），減數分裂II中期染色體形成類(lèi)似有絲分裂的染色體取向。非常有趣的科學(xué)問(wèn)題是，為什么減數分裂需要進(jìn)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(guò)程？在酵母和哺乳動(dòng)物的研究中發(fā)現，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合物（spindle assembly checkpoint (SAC) components）對姊妹染色體單體和染色體分離起著(zhù)非常重要的作用，但在植物細胞分裂，特別是植物減數分裂過(guò)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(diǎn)的磷酸化以及相關(guān)激酶，揭示這些復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(wú)關(guān)，SGO蛋白不能保護減數分裂I的染色體著(zhù)絲粒完整而發(fā)生姊妹染色單體提早分離。ChIP-seq結果表明：H2AphThr133的磷酸化間期主要發(fā)生在CENH3的核小體上，隨著(zhù)細胞周期的進(jìn)行，磷酸化逐漸擴增到內側著(zhù)絲粒以及近著(zhù)絲粒區域，這也是為什么失去活性的著(zhù)絲粒沒(méi)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，結合RNAi與磷酸化信號變化，在特殊的微小染色體、玉米減數分裂突變體中發(fā)現這一復合物與減數分裂I染色體著(zhù)絲粒的取向無(wú)關(guān)，與著(zhù)絲粒的活性相關(guān)。在植物染色體取向和分離過(guò)程中，具有非常復雜的動(dòng)態(tài)變化及調節機制。