•染色质网络凝结,螺纹变短,更厚,可见为染色体。•同源染色体成对排列,以使每对的两个染色体并排躺在交叉过程中形成二价。•每个同源染色体都可以看到,因为两种染色单体由丝粒连接。单个染色体的这些相同的染色单体称为姐妹染色质被。•交叉发生在同源染色体之间。同源染色体并排躺在。他们的非姐姐染色质酸重叠并在称为chiasmata(单数:chiasma)的点上触摸。染色单体片段分解并在chiasmata上交换。以这种方式,遗传物质在同源染色体之间交换以形成重组染色质被。•跨越跨性别物质和父亲染色体之间的遗传物质通过改组或重组来引入遗传变异。•核仁和核膜消失。•在动物细胞中,中心体分裂和成对的中心元素移至细胞的相对极。•纺锤体纤维之间会在中心纤维之间形成纺锤体。
•染色质网络凝结,螺纹变短,更厚,可见为染色体。•同源染色体成对排列,以使每对的两个染色体并排躺在交叉过程中形成二价。•每个同源染色体都可以看到,因为两种染色单体由丝粒连接。单个染色体的这些相同的染色单体称为姐妹染色质被。•交叉发生在同源染色体之间。同源染色体并排躺在。他们的非姐姐染色质酸重叠并在称为chiasmata(单数:chiasma)的点上触摸。染色单体片段分解并在chiasmata上交换。以这种方式,遗传物质在同源染色体之间交换以形成重组染色质被。•跨越跨性别物质和父亲染色体之间的遗传物质通过改组或重组来引入遗传变异。•核仁和核膜消失。•在动物细胞中,中心体分裂和成对的中心元素移至细胞的相对极。•纺锤体纤维之间会在中心纤维之间形成纺锤体。
在第一个减数分裂细胞分裂中摘要,大多数生物体的染色体的适当分离取决于chiasmata,这是源自spo11核酸酶催化的编程双链断裂(DSB)的同源染色体之间的连续性交换。由于DSB会导致生殖细胞无法弥补的损害,而缺乏DSB的染色体也缺乏Chiasmata,因此必须仔细调节DSB的数量既不会太高也不太低。在这里,我们表明,在秀丽隐杆线虫中,减数分裂DSB水平受DSB-1的磷酸调节控制,DSB-1是PP4 PPH-4.1磷酸酶和ATR ATL-1 Kinase的相对活性,DSB-1(酵母SPO11辅助剂REC114)的同源物。PPH-4.1突变体中DSB-1磷酸化的增加与DSB形成的减少相关,而DSB-1磷酸化的预防大大增加了PPH-4.1突变体和野生型背景中的减数分裂DSB的数量。秀丽隐杆线虫及其近亲还具有DSB-1的差异旁系同源物,称为DSB-2,而DSB-2的丢失却可以减少年龄增加的卵母细胞中的DSB形成。我们表明,DSB-1的哲学和灭活形式的比例随着年龄的增长和DSB-2的流失而增加,而不可磷酸化的DSB-1则挽救了DSB-2突变体中DSB的年龄依赖性降低。这些结果表明,DSB-2部分进化以补偿DSB-1通过磷酸化的失活,以维持老年动物的DSB水平。我们的工作表明,PP4 PPH-4.1,ATR ATL-1和DSB-2与DSB-1协同作用,以在整个生殖寿命中促进最佳DSB水平。
育种过程中利用的自然遗传变异主要由减数分裂期间同源染色体之间的相互 DNA 交换(交叉,CO)来保证。CO 的形成发生在减数分裂染色体轴的背景下,减数分裂染色体轴是一种蛋白质结构,姐妹染色单体在减数分裂前期 I 期间沿着该结构排列成环状碱基阵列。在包括大麦 (Hordeum vulgare) 在内的植物中,严格的 CO 调控导致有限数量的 CO 偏向染色体末端,而大部分基因组(特别是间质染色体区域)在育种过程中保持未开发状态。因此,需要新的策略和工具来修改减数分裂重组结果。为了能够对(新的)减数分裂蛋白进行蛋白质组学鉴定,我们在拟南芥减数分裂细胞中使用基于 TurboID (TbID) 的邻近标记对两种减数分裂染色体轴相关蛋白 ASYNAPTIC1 (ASY1) 和 ASYNAPTIC3 (ASY3) 进行标记。在已鉴定的 39 种候选蛋白中,鉴定出大多数已知的轴相关蛋白和新蛋白。在突变体筛选后,我们鉴定出(至少)四种具有减数分裂突变表型的新候选蛋白。其中,一种候选蛋白被发现是联会复合体 (SC) 的一部分。如果没有它,SC 形成就会中断,交叉形成就会减少,而 CO 水平就会增加,CO 干扰几乎被消除。为了快速评估和研究大麦的减数分裂基因,我们在 Cas9 表达植物中建立了大麦条纹花叶病毒诱导的基因编辑 (BSMVIGE) 和基于多重晶体数字 PCR (dPCR) 的单花粉核基因分型。 BSMVIGE 能够分离出减数分裂基因缺陷的大麦植物,而无需稳定的遗传转化,而单花粉核基因分型能够在不增加分离后代群体的情况下高通量评估重组率。我们的装置应用于大麦中的各种减数分裂基因,表明大麦重组格局可以改变。总之,基于 TbID 的邻近标记能够识别减数分裂细胞等稀有细胞类型中的蛋白质邻近蛋白,而 BSMVIGE 与单花粉核基因分型相结合,能够快速解析大麦以及其他作物中的减数分裂基因功能。