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植物雌雄配子體發(fā)生是有性生殖的前提。減數(shù)分裂產(chǎn)生的單核小孢子經(jīng)過兩次有絲分裂，形成帶有兩個(gè)精細(xì)胞的花粉。減數(shù)分裂產(chǎn)生的功能大孢子經(jīng)過三次有絲分裂，形成七細(xì)胞八核的胚囊，其中三個(gè)反足細(xì)胞進(jìn)行程序性死亡，兩個(gè)中央極核融合，形成帶有一個(gè)中央細(xì)胞、一個(gè)卵細(xì)胞、兩個(gè)助細(xì)胞的成熟胚囊。

雌雄配子體發(fā)生過程伴隨著液泡的動(dòng)態(tài)變化。液泡酸化及囊泡異常通常影響雌雄配子體發(fā)生，但目前尚未發(fā)現(xiàn)在雌雄配子體發(fā)生過程中均必需的基因。

近日J(rèn)IPB在線發(fā)表山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張彥課題組題為“The Arabidopsis R‐SNARE protein YKT61 is essential for gametophyte development“的研究論文。擬南芥YKT61作為R-SNARE，其酵母同源蛋白參與多個(gè)囊泡-靶膜的融合過程。由于擬南芥種質(zhì)庫中沒有YKT61的突變體材料，通過基因組編輯技術(shù)，研究人員獲得了YKT61的突變體。有趣的是，突變基因*不能通過雌雄配子體傳代，其雜合突變體自交后代均為野生型，表明該基因?yàn)槭譯e雌雄配子體發(fā)生的必需基因。進(jìn)一步研究表明，ykt61突變體的單核小孢子不能進(jìn)行第yi次有絲分裂產(chǎn)生二核小孢子，而ykt61突變體的雌配子體在正常發(fā)育至七細(xì)胞八核期后，啟動(dòng)異常的細(xì)胞死亡，造成胚囊降解。引入Cas9-resistent YKT61 (crYKT61)能夠*回補(bǔ)ykt61突變體雌雄配子體發(fā)育表型，證明該表型確由YKT61突變導(dǎo)致。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)YKT61第八氨基酸殘基缺失，干擾了其與其它SNARE蛋白的互作能力。帶有這種YKT61ΔV8的ykt61突變體，表現(xiàn)為功能缺失突變體，暗示YKT61與其它SNARE的互作對(duì)其發(fā)揮功能至關(guān)重要。

ykt61突變體胚囊在成熟前期異常降解

本研究揭示了植物中shou個(gè)雌雄配子體發(fā)育的必需基因，為研究此類基因提供了重要參考信息。通過對(duì)YKT61蛋白關(guān)鍵位點(diǎn)的功能解析，為深入研究其同源蛋白在真核細(xì)胞中的生物學(xué)功能提供了線索。

研究生馬婷、李恩博士、及研究生李魯申為本文的共同第yi作者，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張彥教授為本文通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金的資助。