植物科學(xué)家解決了一個(gè)關(guān)于繁殖的百年謎團(tuán)
計(jì)數(shù)在性質(zhì)上至關(guān)重要。計(jì)數(shù)染色體是大多數(shù)動(dòng)物,植物甚至單細(xì)胞生物需要知道如何確保生存能力和繁殖的東西。今天,一個(gè)遺傳學(xué)家團(tuán)隊(duì)揭示了一個(gè)非凡的機(jī)制,使植物能夠計(jì)算他們的染色體,解決了一個(gè)百年歷史的謎團(tuán)。
能夠計(jì)算給定細(xì)胞或生物體中遺傳物質(zhì)的數(shù)量是確保每個(gè)細(xì)胞在每次細(xì)胞分裂后接受相同基因補(bǔ)體的主要因素。在植物中,阻止染色體數(shù)目不平衡的個(gè)體繁殖的機(jī)制是科學(xué)家稱之為“三倍體阻滯”的東西。
現(xiàn)在,冷泉港實(shí)驗(yàn)室(CSHL)的Rob Martienssen教授和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所解決了這一經(jīng)典問題背后的機(jī)制,以及由他的實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Filipe Borges領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì),ClaudiaKöhler博士和瑞典烏普薩拉大學(xué)的同事。
他們的研究源于染色體被轉(zhuǎn)座因子(TEs)覆蓋的知識(shí),通常稱為跳躍基因。Martienssen說,這引發(fā)了一個(gè)問題,即細(xì)胞是否能夠檢測(cè)和計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)座子作為染色體的代理。
他推斷,這樣做的一種方法可能與小RNA分子有關(guān),小RNA分子是由細(xì)胞產(chǎn)生的,以防止?jié)撛诘恼T變轉(zhuǎn)座子變得活躍。
Martienssen和Borges發(fā)現(xiàn)了一種特殊的小RNA分子,僅在開花植物的花粉中發(fā)現(xiàn),稱為microRNA 845(miR845)。在Nature Genetics報(bào)道的一系列實(shí)驗(yàn)中,研究小組現(xiàn)在表明miR845尋找并靶向植物基因組中的大多數(shù)轉(zhuǎn)座子,觸發(fā)稱為easiRNA(表觀遺傳激活的小干擾RNA)的次級(jí)小RNA的合成。
花粉粒具有的染色體越多,轉(zhuǎn)座子就越多,因此它在精子中積累的easiRNA就越多。當(dāng)精子與正在發(fā)育的種子中的雌性配子(卵)結(jié)合時(shí),會(huì)發(fā)生一種計(jì)數(shù)。如果染色體和easiRNA的“劑量”遠(yuǎn)遠(yuǎn)不平衡,它會(huì)觸發(fā)三倍體阻斷并且種子塌陷。
該團(tuán)隊(duì)提出了這一塊背后的機(jī)制,因?yàn)閑asiRNA能夠在母系和父系兩側(cè)沉默稱為印跡基因的關(guān)鍵基因。這種沉默導(dǎo)致新出現(xiàn)的種子的滅菌。該發(fā)現(xiàn)增加了對(duì)染色體調(diào)節(jié)的基本生物學(xué)理解。對(duì)于植物育種者來說,這也是一個(gè)福音,Martienssen解釋說,他想找出繞三倍體塊的方法,以交叉其他繁殖不相容的植物。
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