減數分裂過程中，紡錘體的正確組裝對于同源染色體的準確分離極其重要。但是，不同物種間紡錘體組裝的機制并不保守。在哺乳動物、線蟲和果蠅中，對紡錘體的組裝機制研究較為深入。然而對于植物性母細胞減數分裂過程中紡錘體組裝的機制研究還十分缺乏。
中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員程祝寬團隊通過圖位克隆方法，鑒定出了水稻中的PRD1基因，其編碼一個保守的減數分裂蛋白，介導了減數分裂特異DSB的形成。有趣的是，在prd1突變體中，花粉母細胞紡錘體組裝異常，多極紡錘體不能轉變為正常的兩極紡錘體。免疫熒光實驗表明，PRD1蛋白在染色體上呈現動態變化的定位模式。在減數分裂起始的細線期定位在整條染色體上，而后逐漸富集在每條染色體的著絲粒區域。PRD1能夠與動粒蛋白組分存在相互作用，暗示其可能在動粒復合體組裝過程中發揮重要功能。此外，PRD1與REC8和SGO1發生相互作用，從而參與減數分裂紡錘體的組裝。相關結果為染色體介導的植物減數分裂紡錘體組裝理論提供了直接證據。
該研究成果于近日發表在New phytologist上。遺傳發育所博士后石文清為論文第一作者，程祝寬和遺傳發育所助理研究員沈懿為論文共同通訊作者。相關研究得到中科院戰略性先導科技專項（A類）、國家自然科學基金等項目的資助。
PRD1促進減數分裂兩極紡錘體的組裝（左）；PRD1在染色體上的動態定位（右）
精子發生是高度精密調控的生物學過程，減數分裂是同源染色體配對、聯會及遺傳信息重組的關鍵質量關卡。聯會復合體（SC）作為減數分裂的重要結構，其中心元件蛋白SYCE1被稱為啟動SC組裝的“基石”。此前研究......
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減數分裂是有性生殖生物配子產生和世代交替的核心事件。減數分裂起始是細胞有絲分裂向減數分裂的轉變，標志著生物體從營養生長向生殖生長的轉變。氮素是植物必需的大量元素，是植物生長發育和農作物產量形成的重要限......
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減數分裂是一種特殊的細胞分裂過程，需要產生配子，即生物體的生殖細胞。在減數分裂過程中，父系和母系染色體復制、配對并交換部分DNA，這一過程稱為減數分裂重組。為了調節這種遺傳物質的交換，細胞將雙鏈斷裂（......
雌性哺乳動物在出生以后，卵母細胞的細胞周期停滯在減數第一次分裂前期，直到排卵前夕才在促性腺激素的刺激下恢復減數分裂，經不對稱分裂排出極體，等待受精。卵母細胞的減數分裂成熟是受精成功的關鍵，也常常是輔助......
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減數分裂是形成生殖細胞的一種特殊方式的細胞分裂。它是遺傳學中一個特別重要的事件，是維持大多數動植物品種染色體數目世代穩定傳遞的根本機制。同時，基因的分離、自由組合以及交換無不是通過減數分裂發生的。可以......
減數分裂是生物細胞中染色體數目減半的分裂方式。生殖細胞分裂時，染色體只復制一次，細胞連續分裂兩次，這是染色體數目減半的一種特殊分裂方式。減數分裂不僅是保證物種染色體數目穩定的機制，同時也是物種適應環境......