近日，我院程祝宽研究员团队联合浙江师范大学张可伟教授团队和广州大学刘宝辉教授团队，在Plant Communications期刊发表了题为“RETINOBLASTOMA RELATED 1 switches mitosis to meiosis in rice”的论文。该研究揭示了一个关键抑癌因子，人视网膜母细胞瘤蛋白Rb (RETINOBLASTOMA)的植物同源蛋白RBR1 (RETINOBLASTOMA RELATED 1)在调控水稻减数分裂起始过程中发挥了重要作用。
有性生殖是真核生物最主要的生殖方式，对于物种的进化与改良起着决定性作用。在有性生殖过程中，最重要的生物学事件是生殖细胞系，从有丝分裂的细胞周期转变为减数分裂的过程，这个生物学过程亦称减数分裂起始。虽然在减数分裂过程中，同源染色体的配对、联会、重组、分离等一系列重要过程的遗传调控机制在物种间高度保守，但是减数分裂起始的调控机制在不同物种间却存在着巨大的差异。当前关于减数分裂起始的研究主要集中于酵母、小鼠和线虫等模式物种中，关于植物减数分裂起始的研究尚十分匮乏。
在水稻rbr1突变体中，位于花药室内的生殖干细胞(造孢细胞, sporogenous cell)在生殖发育过程中不能够起始减数分裂，而是持续地进行有丝分裂，最终导致花药室内的造孢细胞数目大量增加。这些过量增殖的造孢细胞不能够进入减数分裂的细胞周期，而是停滞有丝分裂的间期，最终凋亡，导致水稻rbr1突变体的花药中没有花粉粒的形成。进一步研究表明，在水稻rbr1突变体的花药中，细胞分裂素含量显著增高，但细胞分裂素信号通路B类响应因子的表达量，尤其是LEPTO1的表达量，却显著降低。另外，rbr1 lepto1双突变体表型观察发现，缺失LEPTO1蛋白导致rbr1突变体中生殖细胞系减数分裂起始异常的表型加重。以上研究表明，RBR1通过耦合细胞分裂素信号通路，在水稻生殖细胞系由有丝分裂向减数分裂转换的关键节点发挥了重要功能。该研究为深入理解植物减数分裂起始的分子调控机制提供了新见解。
图1. RBR1调控生殖细胞系由有丝分裂向减数分裂转换
广州大学刘宝辉教授实验室博士后苗永杰和我院程祝宽研究员团队博士后游韩莉为该论文共同第一作者，我院程祝宽研究员、浙江师范大学张可伟教授和广州大学刘宝辉教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和浙江省自然科学基金的资助。
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