水稻减数分裂双链断裂修复蛋白OsBRCA2-Like的功能研究

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水稻是重要的主粮,其育种依赖于减数分裂过程。减数分裂是指细胞经过一次DNA复制继而发生连续两次分裂的过程,其中非常重要的环节是发生在第一次减数分裂前期的DNA双链断裂(Double-Strand Break,DSB)的形成和修复。DSB是同源重组的起始,由保守的SPO11蛋白及其辅助因子催化产生。而同源重组修复方式在减数分裂时期DSB修复中占主导地位,它是一种以同源序列为模板进行的高保真修复机制。  BRCA2(beast cancer type2 susceptibility gene)是在人类(Homo sapiens)中发现的一个与癌症相关的基因,它的缺失或突变将导致DNA损伤修复受阻。BRCA2在动植物中保守存在,是酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)RAD52基因进化过程中结构和功能分化产生的。BRCA2主要参与DSB的高保真修复过程,在减数分裂DSB同源重组修复过程中起到重要作用。  OsBRCA2-Like是水稻(Oryza sativa)的BRCA2同源基因,位于一号染色体短臂上。本课题从反向遗传学着手,初步研究了该基因在水稻减数分裂中的生物学功能。利用RNA干扰技术,下调水稻OsBRCA2-Like基因的表达,获得了干扰植株Osbrca2-likeRNAi。干扰植株为不育表型,其花粉母细胞减数分裂异常,在第一次减数分裂中期染色体黏连在一起,在后期Ⅰ同源染色体不能正常分离,互相拉扯,在赤道板附近产生大量碎片,导致细胞不均等分裂,在后期Ⅱ依然存在染色体拉扯和碎片,说明干扰植株中DSB修复受阻。FISH实验显示干扰植株花束期及同源配对正常。免疫荧光定位实验表明OsBRCA2-Like蛋白从细线期到晚粗线期定位于染色体上,暗示其在这一阶段行使功能。本研究还发现OsBRCA2-Like与OsRAD51A1、OsCOM1蛋白互作,表明其可能参与RAD51介导的单链加工和入侵过程。OsBRCA2-Like与其他物种同源蛋白结构间的差异,表明其在水稻中其产生了功能分化。
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