玉米在我國有著悠久的栽培歷史，它也是我國重要的糧食經(jīng)濟作物之一，每年我國的玉米種植面積也都隨著市場需求的不斷提高在逐漸擴大。近日，The Plant Cell雜志在線發(fā)表了植物生理學與生物化學國家重點實驗室、國家玉米改良中心、中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院教授宋任濤課題組的最新研究成果。據(jù)悉，宋任濤為該研究論文通訊作者，博士研究生何永輝為第一作者。
有關(guān)負責人介紹，該研究克隆并功能解析了一個編碼黏連蛋白loader亞基Sister Chromatid Cohesion Protein 4（SCC4）的基因，揭示了SCC4參與染色體分離和玉米籽粒發(fā)育的分子機制。
黏連蛋白（cohesin）是一個環(huán)形的SMC（structural maintenance of chromosomes）復合物，主要有四個核心亞基組成：SMC1，SMC3，SCC1和SCC3。Cohesin負責DNA復制完成后的姐妹染色單體的黏連，是有絲分裂和減數(shù)分裂中保證遺傳物質(zhì)穩(wěn)定傳遞到子細胞的關(guān)鍵復合物。黏連蛋白還在基因表達調(diào)控、DNA凝縮和DNA修復等方面發(fā)揮作用。Cohesin loader復合物，由SCC2和SCC4組成，促進cohesin結(jié)合到染色體的特定位點上。SCC2主要負責與cohesin的結(jié)合，而SCC4主要負責識別cohesin在染色質(zhì)上的結(jié)合位點。在植物中，cohesin復合物的研究較少，特別是SCC4的功能知之甚少。
據(jù)介紹，課題組通過對經(jīng)典玉米籽粒突變體dek15（defective kernel 15）的定位克隆，并進行轉(zhuǎn)基因功能互補和等位測驗，確定其是由于編碼SCC4的基因第一個外顯子上的單堿基突變導致蛋白翻譯提前終止造成的。SCC4基因突變后籽粒變小，胚乳內(nèi)含物大量減少且胚致死。進一步分析發(fā)現(xiàn)，SCC4基因缺失造成嚴重的細胞周期和胚乳內(nèi)復制紊亂。細胞學結(jié)果顯示SCC4功能缺失造成嚴重的有絲分裂缺陷，包括姐妹染色單體提前分離和多種染色體分離錯誤，且導致大量非整倍體的出現(xiàn)。SCC4功能缺失造成的黏連蛋白功能缺陷可能是造成這些細胞分裂缺陷和籽粒發(fā)育異常的主要原因。此外，酵母雙雜篩選出的四個染色質(zhì)重塑蛋白可能參與招募SCC4，進而促進cohesin在染色質(zhì)上的定位。這是首次對植物SCC4進行的功能鑒定。
信息檢索：