中国科学院大学现代农业科学学院

中国科学院东北地理与农业生态研究所杨素欣研究员及合作者发现了大豆DNA错配修复蛋白调控减数分裂和大豆育性的分子机制

转自：中国科学院东北地理所公众号
日期：2024-03-20
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减数分裂是有性繁殖生物产生生殖细胞的重要方式，减数分裂重组增加了群体遗传信息组合的多样性。中国科学院东北地理与农业生态研究所杨素欣研究员与合作者在Plant Physiology近日发表了题为“MutL homolog 1 participates in interference-sensitive meiotic crossover formation in soybean”的研究论文。该论文证明了大豆DNA错配修复蛋白GmMLH1参与减数分裂干扰敏感型交叉的形成，并且通过控制二价体的形成从而影响雌雄配子的育性。

该研究筛选到一个结实率严重降低的大豆突变体Glycine max female and male sterility 1 (Gmfms1)。该突变体在营养生长阶段与野生型大豆没有明显区别，而在生殖生长阶段其花粉和胚囊育性降低。通过图位克隆证实，GmFMS1基因编码一个保守的DNA错配修复蛋白MLH1。GmMLH1突变会导致终变期二价体形成缺陷和单价体大量形成，这些单价体在减数分裂后期Ⅰ随机分离导致遗传物质无法平均分配给雌雄配子，进而产生非整倍体配子，造成植株育性和结实率严重下降。与野生型相比，Gmmlh1突变体交叉频率下降78.16%，且剩余交叉随机分布，这表明GmMLH1基因参与了大豆中干扰敏感型交叉的形成。GmMLH1与GmMLH3相互作用形成复合体，并且该复合体具有核酸内切酶活性，可能在重组中间体的解离中起到作用。该研究阐明了GmMLH1通过影响减数分裂交叉进而造成植株育性严重降低的分子机制，为减数分裂在豆科作物中的研究提供了新的见解。

荧光原位杂交分析Gmmlh1突变体中单价体和后期Ⅰ滞后染色体

中国科学院东北地理与农业生态研究所大豆分子设计育种重点实验室的博士生吴涛为该论文第一作者，杨素欣和冯献忠研究员为该论文通讯作者，吉林农业大学和之江实验室合作参与了此项研究。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae165