水稻减数分裂基因P31comet介导DSB形成及联会复合体组装的深度解析
批准号:
32070345
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
纪剑辉
依托单位:
学科分类:
植物生殖与发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
纪剑辉
中文摘要
申请人在前期青年基金的资助下,通过图位克隆获得一个水稻减数分裂新基因P31comet,并发现P31comet与另一联会复合体蛋白CRC1互作,进而介导DSB形成和联会复合体组装(PNAS,2016),然而其精确调控水稻减数分裂的分子机制尚不清楚。此外,研究发现P31-CRC1-PAIR1的互作和P31-CRC1-ZEP1的互作分别在重组DSB形成和联会复合体组装中起重要作用。进一步,申请人通过酵母双杂交筛选水稻幼穗文库获得多个候选互作蛋白。本项目在此基础上,拟深入研究P31comet在DSB形成与联会复合体组装的分子机制,挖掘相关互作蛋白并研究其生物学功能,通过转录组和蛋白组学解析其分子调控网络机制,揭示它们协同调控DSB形成与联会复合体组装的分子机制。相关结果将明确P31comet基因在减数分裂中作用,拓宽基因资源,为植物遗传改良提供理论基础和基因资源。
英文摘要
During the implementation of the “National Natural Science Foundation of China Youth Foud(31400169)”, we obtained a novel rice meiosis gene P31comet by map-based cloning. P31comet interacts with another synaptonemal complex protein CRC1, to mediate the DSB formation and the assembly of synaptonemal complex (PNAS, 2016). However, the precise molecular mechanism and protein regulatory network are still unclear. Besides, recent study found that P31comet-CRC1-PAIR1 interaction and P31comet-CRC1-ZEP1 interaction played an important role in DSB formation and synaptonemal complex assembly, respectively. In addition, several candidate interacting proteins were obtained by yeast two hybridization. On this basis, this project will further study the molecular mechanism of p31comet in DSB formation and the assembly of synaptonemal complex, excavate the interacting protein and research its biological function, analyze its molecular regulatory network mechanism through the transcriptome and proteomics methods, and reveal the mechanism of their synergistic regulation of DSB formation and the assembly of synaptonemal complex. The results will clarify the role of p31comet in meiosis, broaden gene resources, and provide theoretical basis and gene resources for plant genetic improvement.
在本项目研究中,我们对水稻50个以上已克隆减数分裂基因的定位及其表达谱进行分析,初步明确水稻减数分裂期基因表达在花药0.7-1.0mm具有高特异表达。通过对P31comet-CRC1的互作关系分析,以及P31comet转录组学和酵母互作分析等研究,我们进一步明确了P31comet参与联会复合体组装以及DSB形成的生物学功能,同时对涉及其中的约20个减数分裂基因进行了后续基因编辑研究,目前后续基因表型分析等正在进行。通过对P31comet转录组和酵母互作的分析及筛选,我们对水稻CDC45双基因进行了敲除,纯合双突变aabb后代表现为完全不育,染色体表型呈现明显缺陷,出现染色体缠绕和染色体碎片现象。水稻MRN复合体对于重组过程DSB加工过程具有重要作用。RAD50和MRE11的敲除容易导致苗期致死或者胚胎致死。在本研究中,我们通过对RAD50基因编辑后代的筛选,得到了一个缺失Asn氨基酸的弱等位突变体,该突变体表现为正常的营养生长,且完全不育,染色体表型观察发现其表现为染色体缠绕和染色体碎片现象,该表型与水稻中已经报道的Oscom1突变体一致。通过对CRC1、PAIR2、PRD1以及OsNP1等基因的突变位点进行分析,我们开发了针对这些基因的CAPS-STS标记,这些对应标记能够快速区分相应基因的突变体、野生型以及杂合型,这为这些基因后续的基因鉴定和育种应用奠定了基础。相关研究成果授权发明专利1项,申请发明专利2项;发表SCI论文1篇及中文核心期刊论文1篇。
水稻CRC2蛋白在减数分裂联会复合体形成中的分子机理研究
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批准号:31400169
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2014
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负责人:纪剑辉
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依托单位:
国内基金
海外基金