科学家解开百年细胞分裂之谜

《X战警》、《神奇四侠》和《银河护卫队》等电影展示了充满活力的变种人英雄，吸引了全球观众。最近，拟南芥减数分裂交叉率突变体的高通量遗传筛选揭开了生命科学中的一个世纪之谜，引起了学术界的兴趣。

由浦项科技大学(POSTECH)生命科学系的 Kyuha Choi 教授、Jaeil Kim 博士和博士生 Heejin Kim 组成的研究小组通过揭示交叉的分子机制，取得了一项了不起的成就减数分裂过程中的干扰，这是染色体水平的生物模式。该研究成果于2月20日发表在生命科学领域国际期刊《Nature Plants》上。

减数分裂在遗传多样性中的作用

在有性生殖的生物体中，个体与其父母或兄弟姐妹相似。尽管存在惊人的相似之处，但重要的是要认识到绝对相同是不可能实现的。这种变异归因于减数分裂过程，该过程产生生殖细胞，如动物的精子和卵子或植物的花粉和胚珠。与体细胞分裂相同地复制和分裂基因组不同，减数分裂通过一种称为交叉的机制创建遗传多样性的生殖细胞。

减数分裂和交叉在生物多样性中发挥着关键作用，并且对作物优良性状的选择和培育的育种具有重大影响。通常，大多数动物和植物物种每对同源染色体表现出最少一次、最多三个交换。

A。使用荧光种子交叉测量系统对 hcr3 突变体进行遗传分离。 b.基因组交叉图显示，与野生型(以蓝色表示)相比，表达 hcr3 等位基因(以红色突出显示)的 J3G155R 转基因植物中的交叉增加了 2 倍。 C。 hcr3 显示每个二价 HEI10 焦点数量增加，HEI10 焦点之间的距离减小。 d.模型说明通过 HCR3-HSP70 伴侣网络控制 HEI10 降解介导的交叉干扰。图片来源：浦项科技大学

控制这些交叉数量的能力可能会导致培育具有特定所需性状的作物。然而，由于“交叉干扰现象”，实现这种控制一直具有挑战性。交叉干扰是果蝇遗传学家赫尔曼·J·穆勒 (Hermann J. Muller) 于 1916 年首次发现的，即一个交叉抑制同一染色体上附近另一个交叉的形成。尽管自发现以来，研究人员在过去一个世纪中不断努力，但直到最近才发现交叉干扰。交叉干扰的潜在机制已经开始揭开它们的秘密。

交叉干扰的理解取得突破

在这项研究中，研究小组利用高通量荧光种子评分方法直接测量拟南芥植物的交叉频率。通过基因筛选，他们鉴定出一种名为hcr3(高交叉率3)的突变体，该突变体在基因组水平上表现出更高的交叉率。进一步分析表明， hcr3中交换的增加归因于J3基因的点突变，该基因编码与 HSP40 蛋白相关的辅助伴侣。

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