聯會復合體蛋白突變影響水稻遺傳重組頻率

水稻聯會復合體基因ZEP1的部分功能喪失可以顯著提高遺傳重組頻率。

（A）野生型和突變體中分別發生0次、1次、2次以及3次交換的染色體的比例。

（B）野生型和突變體中在6個分子標記（A-F）間的遺傳重組頻率統計及比較。

（C）野生型和突變體中遺傳干涉強度比較分析；突變體中的遺傳干涉強度與野生型相比有明顯的降低。

（D）ZEP1基因的部分突變顯著提高重組指示蛋白HEI10的信號數目。Pachytene表示粗線期；diplotene表示雙線期。

　　日前，中國水稻研究所研究員王克劍領銜的染色體工程及基因組編輯創新團隊在水稻遺傳重組研究領域取得重要進展。相關研究成果于4月30日在線發表在Cell出版社旗下子刊《分子植物》（Molecular Plant）上。

　　在作物種間和種內蘊藏著大量的優良性狀基因，但是這些優良基因的轉移通常會受到有限的遺傳重組頻率以及不良基因連鎖的影響。所以提高遺傳重組頻率、打破不良基因與優良基因間的連鎖一直是育種家們追求的目標，但是截至目前尚沒有在農作物中發現可以有效提高遺傳重組頻率的方法。

　　聯會復合體是真核生物減數分裂期在同源染色體之間形成的復雜蛋白結構。在多個模式生物中的研究表明，該結構蛋白的完全突變會導致遺傳重組頻率的降低。王克劍研究團隊通過對水稻聯會復合體的弱等位突變體研究發現，聯會復合體蛋白的部分突變可以將遺傳重組頻率平均提高至野生型中的1.8倍左右，其在重組頻率較低位置的提高幅度尤為明顯。與此同時，在突變體中遺傳干涉的強度與野生型相比也顯著降低。該結果表明，聯會復合體這一真核生物保守蛋白結構極有可能參與遺傳干涉現象的形成。前期研究表明，在水稻中至少存在兩類重組方式，其中一類有相互干涉（I型重組交換），而另一類則沒有相互干涉（II型重組交換）。通過進一步的遺傳分析以及細胞學觀察，研究人員揭示了在突變體中增加的遺傳重組主要通過I型遺傳重組途徑形成。

　　該研究成果首次實現了在農作物中提高遺傳重組頻率的目標，對于打破水稻不良遺傳連鎖，提高育種效率具有重要的理論意義和應用價值。另外，由于聯會復合體蛋白在不同農作物中高度保守，所以該研究成果對其他作物的育種研究同樣具有重要的借鑒意義。