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拟南芥R-SNARE蛋白YKT61是雌雄配子体发生的必需基因

点击次数:89 发布时间:2020-09-25

植物雌雄配子体发生是有性生殖的前提。减数分裂产生的单核小孢子经过两次有丝分裂,形成带有两个精细胞的花粉。减数分裂产生的功能大孢子经过三次有丝分裂,形成七细胞八核的胚囊,其中三个反足细胞进行程序性死亡,两个中央极核融合,形成带有一个中央细胞、一个卵细胞、两个助细胞的成熟胚囊。

雌雄配子体发生过程伴随着液泡的动态变化。液泡酸化及囊泡异常通常影响雌雄配子体发生,但目前尚未发现在雌雄配子体发生过程中均必需的基因。

近日JIPB在线发表山东农业大学张彦课题组题为“The Arabidopsis R‐SNARE protein YKT61 is essential for gametophyte development“的研究论文。拟南芥YKT61作为R-SNARE,其酵母同源蛋白参与多个囊泡-靶膜的融合过程。由于拟南芥种质库中没有YKT61的突变体材料,通过基因组编辑技术,研究人员获得了YKT61的突变体。有趣的是,突变基因完全不能通过雌雄配子体传代,其杂合突变体自交后代均为野生型,表明该基因为首ge雌雄配子体发生的必需基因。进一步研究表明,ykt61突变体的单核小孢子不能进行第yi次有丝分裂产生二核小孢子,而ykt61突变体的雌配子体在正常发育至七细胞八核期后,启动异常的细胞死亡,造成胚囊降解。引入Cas9-resistent YKT61 (crYKT61)能够完全回补ykt61突变体雌雄配子体发育表型,证明该表型确由YKT61突变导致。此外,研究人员发现YKT61第八氨基酸残基缺失,干扰了其与其它SNARE蛋白的互作能力。带有这种YKT61ΔV8的ykt61突变体,表现为功能缺失突变体,暗示YKT61与其它SNARE的互作对其发挥功能至关重要。

 

ykt61突变体胚囊在成熟前期异常降解

本研究揭示了植物中shou个雌雄配子体发育的必需基因,为研究此类基因提供了重要参考信息。通过对YKT61蛋白关键位点的功能解析,为深入研究其同源蛋白在真核细胞中的生物学功能提供了线索。

研究生马婷、李恩博士、及研究生李鲁申为本文的共同第yi作者,山东农业大学张彦教授为本文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

 

 

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