《擬南芥AtFRO1基因調控減數分裂同源染色體重組的分子機制》是依託復旦大學，由陸平利擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥AtFRO1基因調控減數分裂同源染色體重組的分子機制
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陸平利
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
減數分裂同源染色體重組既保證了同源染色體的正確分離和功能配子的正常形成，又增加了配子之間的遺傳多樣性。因此，深入理解減數分裂同源染色體重組的分子機制，對於生殖發育學和遺傳育種學都有重要意義。本項目通過篩選擬南芥突變體發現了一個在育性和同源染色體重組方面表型都十分新穎的突變體，命名為Atfro1。該突變體在生殖發育前中期表現為完全不育，到後期育性則恢復。染色體行為分析表明突變體在中期I向後期I轉變過程中出現片段化染色體。以上兩種表型還未見在已有減數分裂突變體中報導，暗示AtFRO1為一新重組基因，且初步遺傳定位分析也支持這一結論。本項目擬採用遺傳學、分子和細胞生物學、免疫學、基因組學和轉錄組學等方法，首先對AtFRO1基因的定位和功能進行全面研究，以揭示其參與減數分裂同源重組的分子機制；進而以突變體後期育性恢復這一特殊表型為契機，綜合研究多細胞真核生物減數分裂同源重組可塑性的分子調控機。
結題摘要
減數分裂同源染色體重組是真核生物配子體形成所必須的，為遺傳多樣性的產生提供物質基礎。在本項目研究中，我們以模式植物擬南芥為研究材料，通過篩選Ac-Ds插入突變體庫獲取一個表型獨特的突變體，被初步命名為AtFRO1。進而通過全基因組測序和圖位克隆以及異等位雜交等實驗證明AtFRO1為蛋白激酶ATM的一個等位突變，因此命名該等位突變為atm-4。序列分析發現該突變體中有一個約700bp的DNA片段插入，最終可能導致形成一個缺失ATM激酶結構域的殘缺蛋白。通過比較多個ATM等位突變體，我們發現atm-4表型最為嚴重。免疫螢光實驗證明聯會複合體蛋白ASY1和ZYP1在atm中的定位沒有發生變化，而且其突變也不影響粘連蛋白SYN1的定位。然而我們發現在atm中γH2AX的信號減少，但減數分裂DSB的數目卻增加。同時利用分析HEI10在染色體上的定位，我們發現atm突變體中I型CO的形成收到影響。通過構建雙突變體分析減數分裂染色體動態變化，我們發現ATM可能促進RAD51介導的依賴姐妹染色單體修復的途徑。此外，我們利用轉錄組比較分析了野生型和突變體減數分裂細胞中基因表達水平的變化，鑑定出多個受ATM影響的基因，為後期研究奠定了良好的基礎。總之，該課題深入研究了ATM在減數分裂同源染色體重組中的作用，為揭開ATM介導的減數分裂DSBs修復機制提供了重要依據。
