·常规信息  最近更新:2019年2月18日 22:55:00
基因(座)名称减数分裂中同源染色体配对
HOMOLOGOUS PAIRING ABERRATION IN RICE MEIOSIS1
基因符号PAIR1
所在染色体3 (已克隆)

PAIR1(Os03g01590, Mieulet et al. 2016)...

PAIR1基因控制水稻细胞减数分裂过程中同源染色体的配对,该基因的缺失或突变使得同源染色体在减数分类过程中不能正常配对。

通过敲除水稻基因组中的3个减数分裂控制基因,OsOSD1PAIR1OsREC8,使生殖发育的减数分裂过程转变为有丝分裂过程,且不发生染色体交换,创建了MiMe材料,产生与亲本体细胞基因型一致的双倍体雌雄配子(Mieulet et al. 2016)。以MiMe技术为基础,中美两个科研团队均实现了对杂交稻种子胚的克隆。美国Sundaresan团队在BBM1-ee转基因植株(BBM1调控胚胎发生的起始)中利用这种有丝分裂替代减数分裂技术(MiMe),产生S-Apo植株,发现S-Apo植株可通过种子顺利诱导孤雌生殖。由于不存在减数分裂,S-Apo植株的单倍体具有正常的花药,而其后代依然可以诱导单倍体产生,比率达到26%,后面两代均维持此概率(Khanday et al. 2019)。类似地,来自中国水稻研究所的王克剑团队,在MiMe基础上,再敲除MTL基因(MTL能诱导雄配子基因组降解),获得Fix(Fixation of hybrids)材料,Fix自交形成后代过程中,因减数分裂失败形成双倍体的雌、雄配子,双倍体雌雄配子融合后形成四倍体(145个后代中,136个是四倍体),但同时有一定概率发生雄配子的基因组降解(MTL的作用,145个后代中,9个是双倍体),即融合后的孤雌发育,发生雄配子基因组降解的合子胚与F1亲本在基因型上保持一致,从而实现了对杂种胚的克隆(Wang et al. 2019)

【突变体表型】

逆转座子Tos17插入产生pair1突变体,pair1在在减数分裂中出现缺陷,导致雄配子和雌配子的完全不育。pair1的性母细胞在减数分裂前期I中,所有的染色体都互相纠缠形成一个紧密的圆球粘附在核仁上,不能进行同源配对。在减数分裂后期I和末期I,染色体不分离以及纺锤体不能形成,导致多个不均等的孢子的产生。然而,植物减数分裂突变体中经常出现的染色体断裂在pair1的性母细胞中并没有观察到(Nonomura et al. 2004)。

【定位与克隆】

PAIR1基因位于第3染色体上,其序列被定位在BAC克隆OSJNBa0009C08上。PAIR1基因编码一个含有492个氨基酸的蛋白。该蛋白的中间有一个卷曲螺旋基序,两端各有两个碱性区域,C端还含有一段核定位信号肽(Nonomura et al. 2004)。

【时空表达谱】

PAIR1在花发育的早期表达,此时大部分孢子母细胞还没有进入减数分裂(Nonomura et al. 2004)。

【生物学功能】

PAIR1蛋白在水稻减数分裂的同源染色体配对过程中发挥了关键作用(Nonomura et al. 2004)。

【相关登录号】
contigs及其产物:AP014959BAS81870
基因及产物ID号:KC626127AGQ43320
cDNAs及其产物:AB158462BAD15032
参考基因组位点:Os03g0106300(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os03g01590(本地MSU-RGAP←→ LOC4331321(NCBI)
参考基因组产物:XM_015776712XP_015632198
uniprot库登录号:Q75RY2
将本文分享到:
·ONTOLOGY及相关基因
表型特征雌性不育(TO:0000358), 雄性不育(TO:0000437)
生物进程雄配子发生发育(GO:0055046), 雌配子发生发育(GO:0009561), 联会(GO:0007129), 纺锤体形成(GO:0051225)
·参考文献
1Imtiyaz Khanday;Debra Skinner;Bing Yang;Raphael Mercier;Venkatesan Sundaresan
  A male-expressed rice embryogenic trigger redirected for asexual propagation through seeds
  Nature, 2019, 565: 91-95
2Chun Wang;Qing Liu;Yi Shen;Yufeng Hua;Junjie Wang;Jianrong Lin;Mingguo Wu;Tingting Sun;Zhukuan Cheng;Raphael Mercier;Kejian Wang
  Clonal seeds from hybrid rice by simultaneous genome engineering of meiosis and fertilization genes
  Nature Biotechnology, 2019, 37: 283-286
3Delphine Mieulet;Sylvie Jolivet;Maud Rivard;Laurence Cromer;Aurore Vernet;Pauline Mayonove;Lucie Pereira;Ga?tan Droc;Brigitte Courtois;Emmanuel Guiderdoni;Raphael Mercier
  Turning rice meiosis into mitosis
  Cell Research, 2016, 26: 1242-1254
4Ken-Ichi Nonomura;Mutsuko Nakano;Toshiyuki Fukuda;Mitsugu Eiguchi;Akio Miyao;Hirohiko Hirochika;Nori Kurata
  The Novel Gene HOMOLOGOUS PAIRING ABERRATION IN RICE MEIOSIS1 of Rice Encodes a Putative Coiled-Coil Protein Required for Homologous Chromosome Pairing in Meiosis
  The Plant Cell, 2004, 16(4): 1008-1020
中国农业科学院作物科学研究所 | 中国水稻研究所
Copyright © 2008 CNRRI. All rights reserved. 中国水稻研究所科技信息中心 版权所有