拟南芥染色质重组复合物SWR1成员ARP6调控植物大孢子发生的分子机理及信号网络研究

减数分裂是有性生殖关键环节，雌性减数分裂的顺利完成是功能大孢子形成的前提条件。以往我们对减数分裂的认识绝大部分来源于小孢子发生的研究，而对雌性减数分裂的研究基本上还是空白。本项目拟研究的ARP6基因是染色质重组复合物SWR1成员，是目前已知的拟南芥中唯一专一性调节雌性减数分裂的基因。申请者研究ARP6在减数分裂中的作用有多年，已积累一定的数据来支持本项目要验证的假说：ARP6通过调节染色质重组直接调控减数分裂过程中同源染色体间的互作。我们将利用定量PCR、启动子-GFP基因融合技术和染色质免疫沉淀技术探究受ARP6调控的下游减数分裂相关基因，并通过鉴定arp6的抑制子和增强子，揭示ARP6信号通路的其他重要成员，建立并完善ARP6信号调控网络，阐释ARP6调控植物大孢子发生的分子机理。该研究将拓展我们对减数分裂这一重要生命现象的认识，并对大孢子发生研究提供重要的参考信息和重要的科学意义。

雌配子体正常发育是有性生殖能否顺利进行的前提条件。大孢子发生是植物雌配子体发育的早期事件，因数目少并包埋于母体组织中而难于观察和研究，目前对大孢子发生过程中雌性减数分裂的调控机制的认识还非常缺乏。本项目通过对拟南芥染色质重组复合物SWR1成员ARP6的功能研究，揭示ARP6通过调节减数分裂基因的表达来调节雌性减数分裂，并进一步揭示ARP6通过调节组蛋白变体H2A.Z对重组酶编码基因DMC1的结合 而调控DMC1的时空表达，从而影响植物大孢子发生的分子机理。此外，本项目通过比较转录组学的方法，鉴定了862个在大孢子母细胞中富集表达的基因，发现这些基因与生物合成、物质代谢、结构组成和物质转运密切相关 。随后通过反向遗传学方法分析了120个大孢子母细胞优势表达基因的功能，鉴定4个调控植物雌性减数分裂的新基因，并发现其中一个编码细胞色素P450的KLU基因与ARP6遗传互作，共同调控了大孢子发生。本项目研究成果进一步丰富了植物生殖发育过程中雌配子体形成的分子机理，初步建立了ARP6调控植物大孢子发生的信号调控网络，为减数分裂过程中同源染色体互作机理的揭示提供了重要的参考。