有丝分裂到减数分裂的转化机制研究获进展

2018-01-03 绿谷生物 上海生科院
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中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所唐威华研究组在植物生殖细胞系从有丝分裂转换到减数分裂的分子机制研究中取得进展。

有性生殖是自然界中最重要的生殖方式。生物体由无性生殖转变成有性生殖的重要标志是经过减数分裂产生生殖细胞。为保证有性生殖的正常进行,已经接受生殖细胞命运的孢原细胞需要在特定时间将细胞分裂周期从有丝分裂转变成减数分裂。减数分裂起始是一个复杂的信号传递过程,在酵母及哺乳动物中有着不同的减数分裂起始机制,而当前研究对植物如何实现由有丝分裂向减数分裂转变的机制尚不清楚。

唐威华研究组基于对玉米花药发育时期的精细分析,采用激光显微切割技术和芯片杂交,分别获得处于有丝分裂的孢原细胞,处于减数分裂间期的生长期花粉母细胞(enlarging PMC),刚进入减数分裂的花粉母细胞和相邻绒毡层细胞,以及成熟花粉、玉米幼苗和茎部薄壁细胞的时期特异性表达谱。分析转录因子和泛素连接酶在不同发育时期的表达特征表明,enlarging PMC处于有丝分裂到减数分裂的关键转折点。结合蛋白质谱分析,研究发现减数分裂相关基因不仅在进入减数分裂时期前提前转录,并且提前翻译产生蛋白。在此基础上,研究组在有丝分裂向减数分裂转换过程中特异性表达基因、富集的代谢通路、转录调控因子等方面,提出了一系列可供检验的科学假说,以便于进一步了解玉米减数分裂的起始机制。

相关研究成果以Stage-specific gene profiling of germinal cells helps delineate the mitosis/meiosis transition为题,发表于Plant Physiology。该研究得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金委、中科院等的资助。