【摘要】：減數(shù)分裂是真核生物配子形成過程中的一種重要細胞分裂方式。減數(shù)分裂前期I,同源染色體相互識別、配對,并完成聯(lián)會復合體的組裝,保障后期交叉結(jié)的正常形成以及同源染色體的正常分離。端粒花束形成是減數(shù)分裂中一件非常保守的事件,與染色體運動具有緊密的聯(lián)系,在減數(shù)分裂中發(fā)揮著必不可少的作用。近年來,在酵母和哺乳動物中已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)一些參與端�；ㄊ纬傻闹匾蜃�,并描繪了端粒聚集成簇的分子模型。但在植物中,端�；ㄊ纬傻奈锢磉M程還未可知。在小鼠和裂殖酵母的端粒聚集模型中,SUN蛋白具有很高的保守性。通過蛋白序列的BLAST比對,我們發(fā)現(xiàn)水稻中有兩個候選蛋白,分別命名為SUN1和SUN2。采用CRISPR-Cas9的方法,我們在野生型鹽稻八號中同時敲除了這兩個基因,并獲得了sun1 sun2雙突變體。觀察突變體在減數(shù)分裂過程中的染色體行為,發(fā)現(xiàn)其偶線期染色體收縮存在缺陷。通過熒光原位雜交實驗,我們進一步證明這種缺陷與端�；ㄊ荒苷Ｐ纬捎嘘P(guān)。此外在進行熒光免疫檢測及統(tǒng)計學分析之后,我們發(fā)現(xiàn)sun1sun2雙突變體中全長染色體聯(lián)會、配對以及交叉的形成均存在故障,且HEI10的信號在粗線期及晚粗線期被限制在聯(lián)會的區(qū)域。但是,我們在檢測早期重組蛋白時發(fā)現(xiàn),這種故障是不依賴于早期重組事件的。這些結(jié)果表明SUN1和SUN2的缺失影響偶線期的端�；ㄊ奂腿旧w收縮成團,并會導致復雜的減數(shù)分裂缺陷。通過觀察SUN1和SUN2的定位,我們發(fā)現(xiàn)SUN1和SUN2共定位于核膜上,且在偶線期染色體收縮成團時,富集在核膜的一側(cè),呈極性分布。在檢測端粒聚集時,發(fā)現(xiàn)端�；ㄊ男纬砂殡S著染色體收縮成團。這表明野生型中SUN1和SUN2的極性遷移可能介導端粒聚集和染色體收縮。此外,我們證實SUN1/SUN2、WIP/SINE1和PSS1可以核膜上建立SUN-KASH-PSS1串聯(lián)關(guān)系。由于擬南芥中AtPSS1和水稻中PSS1都具有減數(shù)分裂功能,我們猜測這種結(jié)構(gòu)的形成可能與SUN1和SUN2在減數(shù)分裂中的功能密切相關(guān)。水稻中SUN1和SUN2具有很高的序列相似性。通過對雙突變體分離的單突進行觀察,我們發(fā)現(xiàn)sun1表現(xiàn)出和野生型一致的減數(shù)分裂進程,但sun2卻具有比雙突變體較弱的減數(shù)分裂缺陷。進化樹分析的結(jié)果顯示,水稻的SUN1與擬南芥的AtSUN1、AtSUN2以及小鼠的SUN1關(guān)系較近,而水稻中的SUN2與小鼠中的SUN2及玉米中的ZmSUN2關(guān)系較近。此外,蛋白免疫印跡分析顯示,相同的總蛋白中SUN2具有顯著多于SUN1的蛋白量。因此我們認為SUN1和SUN2在進化上的差異可能造成它們表達水平的差異,導致sun1-1和sun2-1單突變體中發(fā)揮功能的SUN蛋白量不同,進而產(chǎn)生不同的表型。并且這種表型的差異與擬南芥或小鼠中都是不一樣的。綜上所述,我們發(fā)現(xiàn)SUN1和SUN2在水稻減數(shù)分裂過程中參與染色體收縮成團及端粒聚集成束,從而高效的促進同源配對、全長染色體聯(lián)會和交叉的形成。此外,在共同行使功能的過程中,SUN2可能在具有更重要的作用。
【圖文】：

減數(shù)分裂進程示意圖

減數(shù)分裂同源重組修復示意圖
【學位授予單位】：浙江師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q943

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本文編號：2708103