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Cell:揭示玉米破坏孟德尔定律之谜

来源:本站原创 2018-05-16 12:43

2018年5月16日/生物谷BIOON/---正如19世纪奥地利植物学家格雷戈尔-孟德尔(Gregor Mendel)首次描述的那样,现代遗传学的基础是基因以一种可预测的方式传递给后代。他确定了基因是成对存在的,一对基因中的每一个都有相同的机会传递给下一代,这就是著名的孟德尔定律。但是,在极少数情况下,细胞中的染色体能够欺骗这个过程并以较高的频率传递给下一代。

可能令人吃惊的是,许多“传家宝”玉米品种就含有这样的行骗者。一条被称为异常染色体10(Abnormal chromosome 10, Ab10)的染色体在减数分裂过程中欺骗花朵中的雌性器官,这就使得它在大约75%的时间里而不是正常的50%的时间里传递到下一代。

图片来自Native Seeds/SEARCH。

如今,在一项新的研究中,美国佐治亚大学遗传学教授Kelly Dawe及其团队发现Ab10含有一组编码特定马达蛋白(motor protein)的基因。这些马达蛋白结合到染色体上并主动地将它们拉到生殖卵细胞中。这些马达蛋白仅在Ab10表面上发现到,它们使得Ab10染色体能够绕过孟德尔定律并被传递给50%以上的后代。相关研究结果发表在Cell期刊上,论文标题为“A kinesin-14 motor activates neocentromeres to promote meiotic drive in maize”。

这些所谓的减数分裂驱动系统被怀疑在植物和动物的历史中进化出来和消失掉很多次。正如体育和其他冲突而言,作弊者的存在有利于产生新的生物学规则,这些规则会阻止这些作弊者,从而确保总体公平。可视化观察行骗者作弊是很少见的,而更加少见的是揭示它的分子机制。

Dawe说,“在我开始这方面的研究之前,这个秘密存在了很多年,而且20多年来,我们一直试图在我们的实验室里解决这个问题。最终找到这些基因是非常令人满意的,而且更加令人满意的是,我们了解到是马达蛋白推动这个过程。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

R. Kelly DaweEmail the author R. Kelly Dawe, Elizabeth G. Lowry, Jonathan I. Gent, et al. A kinesin-14 motor activates neocentromeres to promote meiotic drive in maize. Cell, 3 May 2018, 173(4):839–850, doi:10.1016/j.cell.2018.03.009

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