【毕业学位论文】（Word原稿）小麦太谷核不育基因ms2紧密连锁的分子标记开发生物化学与分子生物学硕士论文

密级 ： 论文编号 ： 中国农业科学院 硕士学位论文 小麦太谷核不育基因 密连锁的 分子标记开发 to o. to 国农业科学院硕士学位论文 摘要 I 摘 要 太谷核不育基因 世界上在小麦中发现的第一个显性雄性核不育基因，在理论研究和育种实践上具有重大的价值，克隆 因的意义十分重大。 因被定位在小麦 4D 染色体的短臂上，在小麦中 4色体的多态性最低，分子标记的开发非常困难，因此开发与 密连锁或共分离的分子标记已成为图位克隆 因的限速步骤。矮败小麦中，矮秆基因 密连锁，交换率不超过 矮败 中国春小麦近等基因系是本实验室以中国春为轮回亲本，与矮败小麦连续回交 12 代所得的材料，理论上除了矮秆基因和 因所在区域外，其它区域遗传背景完全相同。本研究主要在实验室已有工作的基础上，利用各种方法寻找与 密连锁的分子标记，为图位克隆 定基础。 由位于 因内部的一个等位 记筛选矮败小麦 库所得到的。在 ， 有 15离矮秆基因约 90过对这段序列的分析，共设计了 10对引物，在中国春中进行扩增并对其产物进行测序。所得序列与 列进行比对分析，结果发现其中一对引物扩增所得的序列出现 3 个 用其中一个 起的 酶切位点差异，本研究开发出一个 记，命名为 过在矮败 中国春近等基因系后代分离群体及其重组体的鉴定，该标记与矮秆基因 分离，与 因紧密连锁。 此外，根据水稻与小麦的共线性原理，本研究对小麦中已经定位的单拷贝 行了选择，共选择 12 条 些被选择的 水稻 其附近 含的基因具有同源关系，并且已经被定位在小麦 4色体上。通过与水稻同源基因的比对分析，共设计出 56条保守引物。然后利用二倍体小麦 D 基因组材料和四倍体 因组材料，并结合测序峰图比较，开发出小麦 D 基因组特异性引物。用该特异性引物在矮败小麦和中国春小麦中进行扩增并测序，从而在材料之间实现了基因组的特异性比对。尽管在材料之间没有找到差异，无法开发出标记，但这却为在小麦中排除异源基因组的干扰，提供了一种可行的方法。 关键词： 太谷核不育基因 性核不育， 记，共线性原理，基因组特异性引物 中国农业科学院硕士学位论文 is in of is of is on of D. 1 of D on So it is to no in by to 2 at to on by a to on AC CR of 0kb 5kb in of by J9 by CR on of by a in to be to In 12 in to at on on of D in in 56 on B D in CR no it a to of in D 国农业科学院硕士学位论文 目录 I 目 录 第一章 引言 . 小麦雄性核不育基因 . .1 发现 . .谷核不育小麦雄性败育过程的相关生物学分析 . . .败 中国春小麦近等基因系的特点 . . 谷核不育基因 育种上的应用及所取得的成就 . 植 物雄性核不育的机理 囊发育的调控与雄性核不育 . . . . 4 数分裂的调控与雄性核不育 . 物激素类物质作用途径的调控与雄性核不育 . .量代谢的调控与雄性核不育 . . . 质代谢的调控与雄性核不育 . . . . 图 位克隆技术 位克隆的原理和技术路线 . 9 位克隆技术在小麦中的应用 . . 分子标记技术 . . 11 子标记技术概述 . .麦 因分子标记的研究进展 . 本研究的目的、意义及技术路线 13 第 二章 基于携带 因的 列开发与 密连锁的分子标记 . 材料与方法 .料 . . 15 法 . . 15 提取 . . 引物的设计 . . 16 增 . . . 扩增片段的回收、纯化 . 16 物连接 . . . 电击感受态细胞的制备 . . . 连接产物的转化 . . . 质粒的提取及酶切检测 . . 目录 测序 应及结果分析 . . . .0 物的酶切及电泳检测 . . 结果与分析 . 20 分析及 引物设计 . . .粒的提取及插入片段酶切检测 . . .列的比对分析 . . .记的开发 . . . .矮败 中国春小麦近等基因系分离群体和重组体中的鉴定 24 3. 讨论 . 25 第三章 根据水稻与小麦基因共线性原理，开发与 密连锁的分子标记 . . 材料与方法 26 料 . . .法 . 小麦 选择 . . . 保守引物和特异引物的设计 . . . . . 增、回收及测序 . . 27 列比对分析 . . . . 结果与分析 27 位在小麦 4D 染色体短臂上的 选择 . 27 因组特异性引物的设计及其应用 . . . . 讨论 31 用小麦与水稻的共线性原理，寻找与 密连锁的分子标记 的可行性 . . . .异源六倍体小麦研究中排除异源基因组的干扰策略 .四章 全文结论 35 参考文献 .录 . 谢 .者简历 . 国农业科学院硕士学位论文 引言 1 第一章 引言 1. 小麦雄性核不育基因 .1 发现 太谷核不育小麦是由山西省太谷县农民技术员高忠丽于 1972 年在（早熟 1 号 30600 （太谷 49 苏联 1 号）早洋麦（小红 963）（太谷 49桑帕斯多尔）复合杂交后代“ 223”品系繁殖田中发现的，该不育株生长健壮，无芒，雄蕊瘦小，颖壳张开角度极大，花丝极短，花药很小，内无花粉粒，套袋自交不结实。但雌蕊发 育正常，能接受外来花粉。用其它植株的花粉授粉后被保存下来（高忠丽 1981；邓景扬等 1980） 。太谷核不育小麦接受其它品种、品系或雄性可育姊妹株的花粉，后代总是分离出一半不育株和一半可育株。这一事实表明，其不育性受单显性基因所控制，不育基因总是处于杂合状态。 1986 年国际作物基因登记署注册的基因符号为 秉华等（ 1986）利用染色体定位，端体测验和端体分析等方法，把太谷核不育基因 位在小麦 4D 染色体短臂上，距离着丝点 交换单位。 作为单显性雄性核不育基因的典型代表，太谷核不育基因 有以下特点： 因的雄性不育十分彻底，属无花粉型雄性不育，从发现至今尚未发现一例自交结实的现象； 因的雄性不育非常稳定，不受外界环境条件的干扰和影响，甚至不受理化诱变的影响。张云芝等对太谷核不育小麦分别进行短日高温、长日高温、外施赤霉素等处理，均未发现有育性改变现象； 受遗传背景的影响，在任何遗传背景下均表现相同；未发现 因与不良基因有连锁现象，这一特点对于太谷核不育小麦作为育种亲本非常重要。 谷核不育小麦雄性败育过程的相关生物学分析 大 量的细胞学观察表明，太谷核不育小麦雄性不育主要发生在小孢子刚释放或稍后，但从造孢细胞一直到单核花粉期都能观察到多种退化现象，不论败育早晚，形态各异，其特点都是在很短的时间内小孢子急剧而彻底解体（李祥义等 1983）。 （ l）花粉母细胞分化和早期发育已见异常。研究发现，大量的造孢细胞有丝分裂过程不完全或根本没有进行分裂，就直接发育成花粉母细胞，并且在尚末互相分离时，即在中心胼胝质时期便提前进入减数分裂。 （ 2）雄性败育现象在减数分裂时期已有发生。减数分裂开始前后，少数花药内绒毡层发生畸变或退化，使花粉母细胞解 体。一些绒毡层周缘多核原生质团畸形增生，花粉母细胞受挤压，破裂死亡；有些药室内花粉母细胞互相融台成一团，结块死亡；有些药室内，在减数分裂开始后中国农业科学院硕士学位论文 引言 2 不久，绒毡层组织基本崩溃，花粉母细胞停止分裂并迅速解体；另外，还有些花药或药室内花粉母细胞只进行无丝分裂，这些子细胞也很快解体。 （ 3）减数分裂过程很不正常。大多数花药内，花粉母细胞减数分裂中细线期到偶线期发育基本正常，但在中期 I，出现严重的染色体粘连现象；后期 I 则可见落后单价体；后期发现一些二分体分裂异步，并伴有少量畸形四分体和三分体。还有少量花粉母细胞根本没有进 行细胞分裂而继续生存下来，此时将与小孢子几乎同时解体。 （ 4）少数花药或药室内花粉败育较晚。由于少数花药或药室绒毡层组织崩溃较晚，有些小孢子可以发育到单核花粉后期，偶尔还观察到双核期花粉，但此后便不再继续发育，细胞核和细胞质几乎同时解体。同时，花药间、药室间小孢子发生与发育不整齐，败育现象非常混乱。 （ 5）不育株绒毡层提前解体。细胞学观察发现，不育株花药内绒毡层畸变或退化现象总是发生在小孢子或花粉母细胞退化以前。在许多花药内，早在减数分裂前期 I 时，绒毡层细胞已经开始发生剧烈的液泡化解体，整个组织在小孢子释放 以前完全崩溃，同小孢子退化的关键时期相呼应。 （ 6）中层组织解体晚是不育株花药的一个突出特点。可育株中层组织一般在四分体时期退化，而不育株花药中层组织一般在绒毡层崩溃后，小孢子退化时，仍保持着完整的组织结构，仅有少数细胞在小孢子形成过程中发生液泡化。对这种现象的解释是不育株花药的中层组织储存或利用了来自药隔维管束的本来有限的营养物质，没有正常地向药室内输送，从而加速了绒毡层和小孢子的崩溃 （ 7）不育株药隔维管组织形态极不正常。观察表明，不育株花药维管束内、维管束鞘及药隔的许多薄壁细胞原生质凝聚变质，严重地 破坏或损害了花药维管束的输导功能，对筛管内同化物运输的影响尤其显著。同时破坏和削弱了胞间连丝的短途运输作用，证实花药维管组织不健全及其生活细胞早期畸变对加速雄性败育和花药早衰具有强烈的影响。研究表明，太谷核不育小麦的败育不是小孢子在释放后突然发生的“瞬间衰变”，而是小孢子发生过程极不正常的必然结果。从花粉母细胞分化不正常开始，间期花粉母细胞就不同程度地缺胼胝质保护，进而减数分裂异步与异常现象相当普遍。二分体孢子，畸形小孢子等常占半数以上，相当多的四分体形态不正常，最后许多小孢子刚被释放出来就急剧解体。 以上 结果表明， 因的表达很早就开始了。在 因的作用下，太谷核不育小麦雄性败育具有以下特点：（ 1）败育现象大量发生在小孢子形成过程与小孢子被释放后，只有少数花药或药室内小孢子发育至单核（或双核）花粉期才退化。无论退化早晚，均在很短时间之内就急剧而彻底地解体；（ 2）减数分裂很不正常或根本未进行减数分裂；（ 3）花药间、药室间小孢子发生与发育不整齐，几种败育现象常以不同比例并存于一朵小花乃至一个花药之中。 近年来，人们从不同角度研究了太谷核不育小麦的生理生化性质。周时佳等对太谷核不育小中国农业科学院硕士学位论文 引言 3 麦后代不育株和可育株的 同工酶谱进行了研究。结果表明，不育株雄蕊从减数分裂到单核花粉期的酯酶同工酶谱带数呈递减变化；过氧化物同工酶谱带数则正相反，呈递增趋势（周时佳等 1985）。顾其敏、门淑珍等也分别应用单向电泳和双向凝胶电泳技术分析了太谷核不育小麦不育株和可育株的全种子蛋白组成，发现不育株比可育株缺少了 5 个碱性蛋白质，而增加了一个低分子量的酸性蛋白质（顾其敏等 1989；门淑珍 1999）。常青山等（ 2002）利用差减抑制杂交技术和 列相结合的方法 ,分析了太谷核不育小麦花药败育过程中基因的表达变化，发现 7 条序列在可育花 药和败育花药中存在差异。陈军方（ 2003）利用 术对太谷核不育小麦败育发生过程中基因的差异表达进行了分析。在其所筛选的 469 对 物组合中，共有 193对引物组合在可育株与不育株间表现多态，得到 232 条差异片段。 （ 2005）利用 术对 等基因系中小穗和花药中基因的差异表达进行了分析，发现文库中的许多基因是上调表达的，同时对其中的一些片段进行了定位。 败 太谷核不育小麦后代分离的雄性不育株和雄性可育株在抽穗以前难以区分，给应用 带来了诸多不便。如能给它附加一个形态标记性状，就可以拓宽它的应用范围，提高它的应用价值。刘秉华等人根据矮秆基因 不育基因 在普通小麦 4D 染色体短臂这一事实，利用携带因的矮变 1 号小麦与携带显性核不育基因 丰抗 13 号等品种经过杂交并连续回交，选育出了一株不育基因 矮秆基因 锁十分紧密的材料，命名为矮败小麦。并于 1991年根据矮败小麦后代株高与育性的失系，计算出 因与 因间的遗传距离为 矮败小麦与任何小麦品种杂交或回交，其后代分离 出的矮秆株均为雄性不育，非矮秆株均为雄性可育，二者分离比率为 1： l。利用矮秆小麦的株高可以及早识别不育株和可育株，在起身拔节期即可分出雄性不育与可育；借助于矮秆基因对赤霉酸反应的不敏感性，在幼芽期也能分出不育株与可育株，省去人工区分不育株的大量劳动。另外，利用矮秆作标记性状，可以在败育前取样研究雄性器官败育之前的生理生化变化。由此可见， 因不仅是雄性不育基因 形态标记，而且也是它的生化标记。 矮败 中国春小麦近等基因系是以中国春为轮回亲本与矮败小麦连续回交 12 代所形成的品系，该近等基因系的高 秆可育和矮秆不育株，除在育性、株高存在差异外，其他遗传背景基本相同，是进行相关研究的好材料。 谷核不育基因 育种上的应用及所取得的成就 轮回选择是以遗传基础比较丰富的群体为基础，经过若干次“选择 互交 选择”，打破不利基因连锁，集结有益基因，不断提高基因重组体性状水平，使群体得到遗传改良的育种方法。轮回选择的优越性在异花授粉作物中已经得到充分的体现，而在自花授粉作物上应用难度较大。主要是因为个体间自由交配困难。太谷核不育基因 性败育彻底稳定，异交结实率高，因此中国农业科学院硕士学位论文 引言 4 使得在小麦中开展轮回选择的 设想成为现实，并在小麦育种中得到了广泛的应用。当前太谷核不育小麦在育种上的利用已经形成一套独具特色的以轮回选择为主，多种途径综合运用的育种体系并已培育出多个大面积推广的品种。如已推广种植近 333 万 小麦新品种鲁麦 15 号，表现早熟、高产、抗病等优良性状，在山东、江苏、安徽、河南等省大面积种植，比当地推广品种增产 8%左右，是“八五”期间全国推广面积最大的几个品种之一。其它育成品种如抗赤霉病品种鄂麦 11 号和皖 23，抗干旱、耐盐碱的小麦新品种轮 6、轮 7 等，均在当地的小麦生产中做出了重大的贡献，创造了巨大的社会 效益和经济效益。 刘秉华等培育的矮败小麦是具有矮秆基因标记的太谷核不育小麦，它继承了太谷核不育小麦雄性败育彻底、不育性稳定、异交结实率高的优点，克服了太谷核不育小麦早期育性难于鉴定的困难，同时也避免了轮选群体株高渐升的弊端。运用矮败小麦进行轮回选择，在其群体内每个可育株都相当于常规杂交育种中的一个复合杂交，从中选育出优良品种的概率明显增加。应用这个育种平台，可比常规小麦育种方法提高功效上百倍。目前，我国已利用“矮败小麦”育种技术选育出“轮选 981”、“轮选 987”、“轮选 201”等小麦新品种及一批新品系，其 中刘秉华等培育“轮选 987”在参加 2004 年国家小麦区域试验北部冬麦区的 46 个品种中，产量名列第一，比主栽品种“京冬 8 号”、“京 411”，平均增产 有望成为北部冬麦区新的更新换代品种。 2. 植物雄性核不育的机理 高等植物的配子是在特定的器官中形成的，在花药中形成雄配子，在胚珠中形成雌配子。雄配子的形成是通过位于花药原基里面的几个临近细胞的平周分裂实现的，这几个邻近的细胞发育成孢原细胞，位于花药原基的四个角上。孢原细胞然后通过有丝分裂形成内层孢原细胞，内层孢原细胞又形成花粉母细胞和腔原细胞 (et 2004)。腔原细胞又进一步通过有丝分裂形成花药壁，包括内皮层、中层细胞和绒毡层。绒毡层包裹着造孢细胞，在花粉母细胞减数分裂和小孢子成熟过程中，为小孢子发育提供营养。在花粉母细胞的周围和减数分裂细胞间形成胼胝质 (1,3减数分裂后，胼胝质通过绒毡层释放。但研究发现，胼胝质壁对雄配子的减数分裂并不是必需的 (et 1992; et 1998; et 2004)。在胼胝质释放后，小孢子经历了壁的降解过程 (et 1998; et 2004)，然后进一步通过有丝分裂产生有功能的雄配子。植物雄配子的发育过程非常复杂，其中任何过程的缺陷都会导致雄性不育（ et 2004）。 太谷核不育基因 显性雄性核不育基因，尽管前人在细胞学和生理生化方面对其进行了广泛的研究，但到现在为止对其分子机制还所知甚少。当前对植物雄性核不育的研究，主要以拟南芥等模式作物来进行的，本文总结如下： 2. 1 孢囊发育的调控与雄性核不育 高等植物中，对二倍体孢囊向单倍体生殖细胞这 一转变过程的信号机制还了解得不多。在植中国农业科学院硕士学位论文 引言 5 物发育过程中这一转变发生的比较晚，并且可以在原先没有分化的组织中进行诱导，从而将孢囊和配子体发育区分开来（ et 2004）。 拟南芥中，一些决定雄配子分化的基因已经被克隆出来。 基因与具有 对雄性和雌性器官孢囊的产生都是必需的 (et 1999; et 1999b)。在 变体中孢原细胞的产生是正常的，雄 配子和雌配子的分化过程却被抑制，花药壁也不能正常发育，但配子周围细胞的发育却是正常的 (et 199b)。这说明在花药和胚珠中， 过和周围的细胞相互作用决定细胞的分化。类似的现象在拟南芥突变体 和 以及 水稻同源基因 (et 2003)中也被发现。 节花药 （形成孢原细胞）的分化，从而调节孢原细胞形成的数量。在变体中，形成了额外的性母细胞，但是绒毡层和中层细胞却消失了。 因编码假定的丝氨酸 /苏氨酸 体因子激酶 (et 2002; et 2002)，通过不同组织与不同协同因子的相互作用，限制花药 细胞的生长或促进胚胎的发育。突变体 也发现了绒毡层细胞被小孢子细胞所取代的现象。 因主要在小孢子中表达，可能影 响了孢囊和绒毡层细胞之间的相互作用 (et 2003b)。 码 176 个氨基酸的小蛋白质，推测与因协同起作用 (et 2003b)。 变体中，在没有绒毡层细胞的情况下，造孢细胞仍能形成。但是，在进入减数分裂 小孢子发生降解，从而导致雄性不育。拟南芥的 因和玉米的 因促使了孢囊细胞向配子细胞发育的转变。在 变体中，大孢子和小孢子都正常形成，但减数分裂却没有发生，其性母 细胞在有丝分裂结束后就降解了 (et 1993,1997)。 因与含有 构域的转录因子有一定的同源性，与早期生殖细胞的特化和胚珠中模式的建立相联系 (et 1999; et 1999b)，在向配子体转换过程中其可能参与了基因的表达调控。水稻中 因含有 构域，在胼胝质壁降解和小孢子释放时发生作用。推测其可能调节绒毡层基因的表达和花粉的发育 (et 2001)。 因的突变产生不含花粉的花药，这是由于绒毡层和小孢子的提前降解造成的 (et 2003)。 研究表明雄配子和雌配子的减数分裂过程虽然部分上由配子体调控，但也被包裹在外面的孢囊组织所调控。在卵细胞的发育过程中，珠心细胞起着重要的作用，而在花粉的发育过程中，绒毡层发挥着重要的作用。绒毡层是暂时性的代谢非常活跃的孢囊细胞层 (987)，它在提供小孢子发育所需要的营养、孢子发育的起始调节方面以及在花粉壁的发育中发挥着重要的所用。 绒毡层的代谢活动异常活跃，含有大量的核糖体，内部复制形成二核和多核细胞 (et 2001)。据研究绒毡层的多倍性是为了在没有细胞分裂的情况下增加合成反应的潜力。在孢子发生中绒毡层分泌花粉壁的主要组成物质 孢子花粉素，这种物质是脂肪酸和苯基丙醇二酸衍生物的混合多聚体，它在花粉的分散和花粉与柱头的相互作用中有着重要的功能。绒毡层同时分泌胼胝质酶 ,调节包裹四分体的胼胝质的降解。在小孢子的成熟过程中，绒毡层发生细胞程序性死亡，导致脂质复合物的释放以及细胞壁在开花前的降解。拟南芥的 因（ et 1993），据推测在花粉壁物质的形成过程中发挥着脂肪酸还原酶的作用。 合蛋白表达表明其主要在绒毡中国农业科学院硕士学位论文 引言 6 层中表达。 变体中花粉的发育在小孢子从四分体释放时发生异常，其花粉壁非常的细薄，对乙酰敏感。 白与 肪酰还原酶同源，作用是将脂肪酸转换成脂肪醇。拟南芥中 对蜡层的合成有着重要的影响。其中 因 (et 1995)编码长链醛向烷的转化蛋白，其突变体有着光滑的绿色茎 干，在一定条件下出现雄性不育的表型。 白与高度疏水的膜结合酶相似，其功能是脱碳基酶。拟南芥 变体中(et 2004)，尽管产生了孢子花粉素，但并没有整合到小孢子的质膜上，孢子外壁无法形成，绒毡层中脂质的聚集量显著的降低。 白与膜蛋白和转运蛋白有一定的同源性，推测其可能是质体整合膜蛋白。结构域分析表明 有原核膜脂蛋白脂质结合位点，从而负责维持细胞膜的完整性。胼胝质在植物体的各个部分产生以应对生物或非生物的刺激。拟南芥中含有 12 个胼胝质合成酶基因。其中胼 胝质合成酶 5 基因 (et 2005)编码性母细胞初级细胞壁上的胼胝质，这个基因的表达对花粉外壁的形成至关重要。 变体中，在花药组织里胼胝质的沉积几乎完全没有，导致花粉的外壁不能正常的形成，小孢子发生降解，育性严重的降低。这表明胼胝质的合成对花粉外壁结构的正确构造至关重要，而花粉外壁的结构对花粉的生活力有着巨大的影响。 因 (et 2001) 对花粉壁的正确形成也有着重要的影响，其编码了一个新的植物膜结合蛋白，含有几个潜在 的钙结合结构域，与动物溶血素有一定的序列同源性。 变体中，花粉的发育和正常野生型的基本一样，但到了四分体时期却出现异常。初级花粉壁的形成较晚，质膜皱褶也不存在，花粉素沉积在质膜上，但并不锚定在小孢子上。研究表明 白可能为花粉素的沉积提供一个晶核。拟南芥 变体中，由于含油层填满了花粉外壁的孔洞，覆盖了花粉的表面，从而形成了光滑的花粉外壁 (et 2003)。突变体的花粉外壁很容易被乙酸破坏，表明花粉外壁和花粉孢子素已被破坏。另外，茎秆中 的蜡质晶体的数量也减少了。 白与腊质合成途径中的蛋白具有相似性，推测其可能在含油层组分、花粉素以及茎秆的蜡质合成中发挥重要的作用。 2. 2 减数分裂的调控与雄性核不育 真核生物中减数分裂是一个非常重要和高度保守的过程。 历过一次复制和两次分离，从而发生遗传信息的重组和分离。同源染色体形成二价体，联会复合体和重组体后，发生减数分裂 I。然后在同一条染色体的姊妹染色单体之间发生减数分裂 减数分裂 I 中，染色体的凝缩、配对发生在 5 个不同的保守时期 (et 1996,1997)。 细线期，染色体发生凝缩，从而形成细线一样的结构，同源配对开始发生。整个偶线期配对持续进行，直到粗细期整个联会得以完成。此时，同源染色体已经完全配对，形成短粗状结构，联会复合体得以形成。双线期，联会复合体开始解体，只是在染色体同源的部分保持连接。终变期，染色体形成凝缩状二价体，从而进入后期 I。减数分裂的重组就发生在细线期和偶线期的晚期（ et 2004）。 酵母的 因是一个调节细胞循环的磷蛋白，对染色体的凝缩和姊妹染色单体的结合都是非常重要的。拟南芥中，有着结合活性的小 因家族也被发现。这些基因可能在有丝分裂和减数分裂过程中的染色体凝缩中发挥着重要的作用 (et 1999)。拟南芥中的因与 因有着高度的同源性，被减数分裂激活。 变体中 引言 7 基因功能丧失，导致减数分裂 I 中染色体没有发生凝缩和配对 (et 1999； et 1999)。拟南芥 变体中，不管是雄性还是雌性孢囊，减数分裂前期 I 中染色体同源联会，重组体和二价体的形成都有着严重的 缺陷，导致染色体随机分离，减数分裂产发生异常 (et 2002)。 因的 C 端包含了一个保守的环状结构域，与拟南芥中 B 型环状蛋白的 型最相似。因此 因可能编码一种新的环状蛋白质。研究表明环状依赖性蛋白激酶可能在控制染色体行为方面发挥着重要的作用。 减数分裂过程中特异表达，在营养生长组织中不表达(et 2002)。拟南芥的 编码一个新的 合蛋白，在姊妹染色单体的结合，轴向元件的形成以及重组过程中都发挥着重要的作用。 变体中，中期 I 染色单体独立存在，没有形成二价体，但染色体的凝缩是正常的。从而表明 白是在染色体结合的起始中发生作用，而不是在染色体凝缩中起作用。减数分裂 I 以后，该蛋白就不表达了。因此，在维持染色体结合体方面该蛋白也发挥着作用 (et 2003)。拟南芥的 因与联会复合体相联系，在减数分裂过程中对同源染色体的联会非常重要。当此基因发生突变时，在终变期，虽然能发现染色体的排列，但二价体和染色体交叉却没有形成。 因在营养生长的组织中也表达，但不产生有丝分裂，其他一 些减数分裂基因也在营养器官中表达，例如 因 (et 1999)。在花粉母细胞减数分裂的间期， 白以点状焦点的形式分散在核染色质上。在细线期，其与轴环相联系并且在除了着丝粒以外的整个染色质上延伸 (et 2002)。该蛋白的表达随着联会复合体的消失而消失。 白与酵母的 蛋白 (同源，其同源区域含有 构域，这个结构域存在于染色体结合蛋白中。 酵母中染色体重组基因的同源基因在拟南芥中也被发现，包括 et 1997; et 1998; et 1999; et 2001; et 2001; et 2001; et 2004)。减数分裂 I 中，酵母的 白对于二价体的形成和分离有着重要的作用。拟南芥中的同源基因 变导致育性的降低和染色体分离的失败。酵母中， 白在 双链断裂修复中有着核心的作用 (et 2002)。在拟南芥中， 对依赖 减数分裂 裂的诱导却不是必需的(et 2004)。拟南芥 因的突变导致雄性不育并且对 坏性试剂 甲基化甲烷磺酸盐十分敏感，说明植物细胞中 双链断裂修复过程中发挥着同样的功能 (et 2001)。 酵母和人类中， 因调节有丝分裂周期，在减数分裂周期中不发生作用。拟南芥中， 9 个 似的基 因已经被发现。 因的突变体中，因为同源染色体分离的失败，从而导致雄性不育 (et 1999a)。在中期同源染色体正常配对，但在后期 I 却发生不均等分离，联会复合体的一些同源部分仍然相互联系在一起。 推测 因可能在去除同源联会蛋白方面有着重要的作用。