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RDR6調控減數分裂DNA雙鏈斷裂的形成

  2020730日,The Plant Cell杂志在线发表腾讯彩票程祝宽研究组题为Oryza sativa RNA-dependent RNA polymerase 6 contributes to DSB formation in rice meiosis”的研究論文,揭示了RDR6誘導減數分裂DNA雙鏈斷裂的形成,確保同源重組的正確進行發揮了重要作用。 

 

  減數分裂是真核生物有性生殖過程中非常重要的生物學事件,該過程中染色體複制一次,而細胞連續分裂兩次,産生相對于母體染色體數目減半的配子,保證了物種世代交替過程中染色體數目的穩定。減數分裂起始源于程序化DNA雙鏈斷裂(Double-Strand Breaks, DSBs)的形成。因此,DSB正常産生是確保減數分裂一系列重要事件順利進行的前提。 

 

  RDR6是重要的RNA依賴RNA聚合酶,在小RNA的生物發生過程中發揮著重要的功能。水稻rdr6突變體是一經典的致死突變體,其強等位突變體由于影響胚芽的發育而不能萌發成苗,因而對其在整個生命周期中的功能尚缺乏足夠認識。該研究團隊鑒定到一個新的水稻rdr6突變體,僅在減數分裂過程中表現出異常的染色體行爲,因而命名爲rdr6-meiosis (rdr6-mei)。在rdr6-mei突變體中,減數分裂DSB的形成明顯減少,導致一部分同源染色體不能配對和聯會。進一步利用基因編輯技術獲得了該基因的強等位突變體,並將它們的雜合體進行雜交,産生了一個減數分裂表型更加明顯的複等位突變體,其DSB完全喪失,同源染色體不能配對,表明RDR6參與了減數分裂特異DSB的形成過程。 

 

  RNA測序以及轉錄組分析發現,在rdr6-mei突變體中小RNA的含量發生改變,導致基因的表達調控出現異常。在457個下調表達基因中,啓動子及3’調控區域上調的24-ntRNA,很可能影響了這些基因的轉錄。這些下調表達基因中包含三個已知的DSB形成相關基因,分別爲SDSP31cometCRC1,並且在SDSP31comet周圍存在顯著上調的24-ntRNA cluster。推測RDR6可能通過小RNA途徑影響了這些基因的表達,並進一步影響減數分裂特異DSB的形成。 

 

  程祝寬研究組博士研究生劉長振,助理研究員沈懿和畢業學生覃寶祥博士爲論文的共同第一作者;程祝寬研究員以及南京農業大學吳玉峰教授爲通訊作者。本研究得到國家自然科學基金以及中科院A類先導專項的支持。 

 

  圖:RDR6參與調控減數分裂程序性DSB的形成 

 
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