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减数分裂是有性生殖的必要环节，二倍体细胞经过一次DNA复制和两次核分裂，产生了四个单倍体配子。同源重组是减数分裂的关键事件，同源重组起始于Spo11介导的程序性DNA双链断裂。绝大多数的DNA双链断裂被修复为非交叉重组，只有少数的DNA双链断裂可以被修复为交叉重组。交叉重组不仅使同源染色体之间发生了遗传物质的交换，增加了遗传多样性，而且交叉重组使同源染色体之间建立了物理连接，保证了染色体的正确分离。
交叉重组的形成受到染色体结构的严格调控，研究表明减数分裂中，染色体会被包装成环/轴结构。重组频率主要受染色体轴长的调控，但是减数分裂染色体轴长的调控机制并不清楚。
黏着素复合体是正确组装减数分裂染色体轴的必要条件。Pds5是一个重要的黏着素复合体调节亚基，在第一次减数分裂前期定位在染色体轴上，减数分裂缺失Pds5会导致染色体轴显著变短。传统观点认为Pds5可能是通过调节黏着素复合体进而调节染色体轴长的，但是Pds5如何与黏着素互作调节染色体轴长仍然是未知的。
本论文以酿酒酵母为研究材料，构建了不同的Pds5突变体，探究Pds5在调节减数分裂染色体轴长以及重组频率中的作用，主要结果如下:
(1)同源染色体配对仅需要低水平的Pds5蛋白。
Rec8是减数分裂特异的黏着素复合体亚基，也是重要的染色体轴成分。野生型粗线期的细胞核中有～14.9条Rec8，而pCLB2-PDS5突变体中有～23条Rec8。在pCLB2-PDS5突变体中，有大约一半的同源染色体没有配对，而配对的同源染色体可能是由于pCLB2-PDS5突变体中仍然有少量的Pds5蛋白残留。随后我们利用pCLB2-PDS5-AID菌株完全去除减数分裂中的Pds5蛋白后，发现Rec8的数量上升至～28.4条。这说明Pds5蛋白量可以调节同源染色体配对水平，完全去除Pds5蛋白后，会彻底破坏同源染色体配对。为了探究同源染色体配对所需要的Pds5蛋白量，我们构建了pCLB2-PDS5/pCUP1-PDS5菌株，可以通过添加铜离子诱导Pds5表达。实验结果表明仅需要添加0.02μM铜离子，Rec8的数目就恢复至野生型水平，此时Pds5蛋白量约是野生型的20％，因此我们得出结论，大约20％的Pds5蛋白量就可以有效地介导同源染色体配对。
(2)Pds5以剂量依赖性的方式调节减数分裂染色体轴长。
在pCLB2-PDS5菌株中，染色体轴长约是野生型菌株的一半。在pCLB2-PDS5/pCUP1-PDS5菌株中，添加铜离子诱导后，Pds5蛋白量最多增加至野生型的～60％，此时染色体轴长增加至野生型的～85％。为了产生更多的Pds5蛋白，我们构建了pCUP1-PDS5和PDS5/pCUP1-PDS5菌株。同样发现，随着Pds5蛋白量逐渐增加，染色体轴长也逐渐增加。Pds5蛋白量最多增加至野生型水平，染色体轴长也增加至野生型水平。我们又构建了Pds5过表达菌株PDS5∷pCUP1-PDS5，当Pds5蛋白过表达时，染色体轴长超过了野生型水平。这些结果说明Pds5以剂量依赖性的方式调节减数分裂染色体轴长。
(3)Pds5不是通过调节Rec8的蛋白量来调节染色体轴长。
Pds5是黏着素复合体重要的调节亚基，是否通过调节黏着素复合体进而调节染色体轴长呢？我们发现在pCLB2-PDS5突变体中，细胞中只有少量的Pds5蛋白残留，染色体轴显著变短，而Rec8蛋白量与野生型水平接近，这说明Pds5不是通过调节Rec8的蛋白量来调节染色体轴长。
(4)Rec8主要通过调节Pds5的蛋白量调节染色体轴长。
为了验证黏着素复合体亚基Rec8是否调节染色体轴长，我们构建了REC8-AID突变体。在REC8-AID菌株中，随着IAA浓度增加，Rec8蛋白量降低，染色体轴逐渐变短，说明Rec8以剂量依赖性的方式调节减数分裂染色体轴长。
同时我们发现当Rec8蛋白量降低时，Pds5的蛋白量随之降低，因此我们提出一个猜想，Rec8是否通过调节Pds5的蛋白量调节染色体轴长呢？为了解决这个问题，我们构建了REC8-AIDPDS5∷pCUP1-PDS5菌株，尝试在Rec8蛋白量降低的情况下，增加Pds5的蛋白量。结果发现在保持Rec8蛋白水平降低的情况下，诱导Pds5蛋白量增加后，染色体轴长增加。但是当诱导Pds5蛋白量接近野生型水平时，染色体轴长仍然比野生型的轴长略短，这些结果说明Rec8主要通过调节Pds5的蛋白量调节染色体轴长，同时自身的蛋白量在调节染色体轴长中也发挥作用。
(5)定量分析Pds5蛋白量和Rec8蛋白量对轴长的影响。
Pds5调节染色体轴长时基本不改变Rec8的蛋白量，而Rec8主要通过调节Pds5的蛋白量调节染色体轴长。通过定量分析发现，在野生型菌株中，Pds5和Rec8分别贡献了～50％和～15％的染色体轴长。
(6)Pds5蛋白量调节重组频率，但不影响重组过程。
在减数分裂中，重组频率主要受染色体轴长的调控。Pds5蛋白量可以调节染色体轴长，因此我们在Pds5突变体中，探究了DNA双链断裂和重组频率的变化情况。我们的结果表明，减数分裂缺失Pds5会导致DNA双链断裂水平和交叉重组频率显著降低。随着Pds5蛋白量增加，染色体轴长增加，DNA双链断裂水平和交叉重组频率也逐渐增加。
为了探究Pds5在改变重组频率时，是否改变了重组过程，我们检测了Pds5突变体中交叉干涉的强度以及是否存在强制性交叉。实验结果表明Pds5突变体具有与野生型菌株相似的交叉干涉强度，且Pds5突变体中仍然存在强制性交叉。这说明Pds5蛋白水平的变化虽然改变了染色体轴长和重组频率，但是并没有影响同源重组过程。
本论文探究了在酿酒酵母中Pds5蛋白对减数分裂关键事件的影响，为深入解析减数分裂染色体轴长调控和同源重组的分子机制提供了新见解。
交叉重组的形成受到染色体结构的严格调控，研究表明减数分裂中，染色体会被包装成环/轴结构。重组频率主要受染色体轴长的调控，但是减数分裂染色体轴长的调控机制并不清楚。
黏着素复合体是正确组装减数分裂染色体轴的必要条件。Pds5是一个重要的黏着素复合体调节亚基，在第一次减数分裂前期定位在染色体轴上，减数分裂缺失Pds5会导致染色体轴显著变短。传统观点认为Pds5可能是通过调节黏着素复合体进而调节染色体轴长的，但是Pds5如何与黏着素互作调节染色体轴长仍然是未知的。
本论文以酿酒酵母为研究材料，构建了不同的Pds5突变体，探究Pds5在调节减数分裂染色体轴长以及重组频率中的作用，主要结果如下:
(1)同源染色体配对仅需要低水平的Pds5蛋白。
Rec8是减数分裂特异的黏着素复合体亚基，也是重要的染色体轴成分。野生型粗线期的细胞核中有～14.9条Rec8，而pCLB2-PDS5突变体中有～23条Rec8。在pCLB2-PDS5突变体中，有大约一半的同源染色体没有配对，而配对的同源染色体可能是由于pCLB2-PDS5突变体中仍然有少量的Pds5蛋白残留。随后我们利用pCLB2-PDS5-AID菌株完全去除减数分裂中的Pds5蛋白后，发现Rec8的数量上升至～28.4条。这说明Pds5蛋白量可以调节同源染色体配对水平，完全去除Pds5蛋白后，会彻底破坏同源染色体配对。为了探究同源染色体配对所需要的Pds5蛋白量，我们构建了pCLB2-PDS5/pCUP1-PDS5菌株，可以通过添加铜离子诱导Pds5表达。实验结果表明仅需要添加0.02μM铜离子，Rec8的数目就恢复至野生型水平，此时Pds5蛋白量约是野生型的20％，因此我们得出结论，大约20％的Pds5蛋白量就可以有效地介导同源染色体配对。
(2)Pds5以剂量依赖性的方式调节减数分裂染色体轴长。
在pCLB2-PDS5菌株中，染色体轴长约是野生型菌株的一半。在pCLB2-PDS5/pCUP1-PDS5菌株中，添加铜离子诱导后，Pds5蛋白量最多增加至野生型的～60％，此时染色体轴长增加至野生型的～85％。为了产生更多的Pds5蛋白，我们构建了pCUP1-PDS5和PDS5/pCUP1-PDS5菌株。同样发现，随着Pds5蛋白量逐渐增加，染色体轴长也逐渐增加。Pds5蛋白量最多增加至野生型水平，染色体轴长也增加至野生型水平。我们又构建了Pds5过表达菌株PDS5∷pCUP1-PDS5，当Pds5蛋白过表达时，染色体轴长超过了野生型水平。这些结果说明Pds5以剂量依赖性的方式调节减数分裂染色体轴长。
(3)Pds5不是通过调节Rec8的蛋白量来调节染色体轴长。
Pds5是黏着素复合体重要的调节亚基，是否通过调节黏着素复合体进而调节染色体轴长呢？我们发现在pCLB2-PDS5突变体中，细胞中只有少量的Pds5蛋白残留，染色体轴显著变短，而Rec8蛋白量与野生型水平接近，这说明Pds5不是通过调节Rec8的蛋白量来调节染色体轴长。
(4)Rec8主要通过调节Pds5的蛋白量调节染色体轴长。
为了验证黏着素复合体亚基Rec8是否调节染色体轴长，我们构建了REC8-AID突变体。在REC8-AID菌株中，随着IAA浓度增加，Rec8蛋白量降低，染色体轴逐渐变短，说明Rec8以剂量依赖性的方式调节减数分裂染色体轴长。
同时我们发现当Rec8蛋白量降低时，Pds5的蛋白量随之降低，因此我们提出一个猜想，Rec8是否通过调节Pds5的蛋白量调节染色体轴长呢？为了解决这个问题，我们构建了REC8-AIDPDS5∷pCUP1-PDS5菌株，尝试在Rec8蛋白量降低的情况下，增加Pds5的蛋白量。结果发现在保持Rec8蛋白水平降低的情况下，诱导Pds5蛋白量增加后，染色体轴长增加。但是当诱导Pds5蛋白量接近野生型水平时，染色体轴长仍然比野生型的轴长略短，这些结果说明Rec8主要通过调节Pds5的蛋白量调节染色体轴长，同时自身的蛋白量在调节染色体轴长中也发挥作用。
(5)定量分析Pds5蛋白量和Rec8蛋白量对轴长的影响。
Pds5调节染色体轴长时基本不改变Rec8的蛋白量，而Rec8主要通过调节Pds5的蛋白量调节染色体轴长。通过定量分析发现，在野生型菌株中，Pds5和Rec8分别贡献了～50％和～15％的染色体轴长。
(6)Pds5蛋白量调节重组频率，但不影响重组过程。
在减数分裂中，重组频率主要受染色体轴长的调控。Pds5蛋白量可以调节染色体轴长，因此我们在Pds5突变体中，探究了DNA双链断裂和重组频率的变化情况。我们的结果表明，减数分裂缺失Pds5会导致DNA双链断裂水平和交叉重组频率显著降低。随着Pds5蛋白量增加，染色体轴长增加，DNA双链断裂水平和交叉重组频率也逐渐增加。
为了探究Pds5在改变重组频率时，是否改变了重组过程，我们检测了Pds5突变体中交叉干涉的强度以及是否存在强制性交叉。实验结果表明Pds5突变体具有与野生型菌株相似的交叉干涉强度，且Pds5突变体中仍然存在强制性交叉。这说明Pds5蛋白水平的变化虽然改变了染色体轴长和重组频率，但是并没有影响同源重组过程。
本论文探究了在酿酒酵母中Pds5蛋白对减数分裂关键事件的影响，为深入解析减数分裂染色体轴长调控和同源重组的分子机制提供了新见解。