減數(shù)分裂是真核生物有性生殖的基礎(chǔ)，涉及一系列高度有序的細(xì)胞事件。在染色體水平，來(lái)自母本與父本的同源染色體相互配對(duì)，隨后染色體高度凝縮并發(fā)生重組，從而實(shí)現(xiàn)等位基因重排，增加子代遺傳多樣性。在細(xì)胞質(zhì)水平，減數(shù)分裂前期常伴隨顯著的RNA清除現(xiàn)象。動(dòng)物研究顯示，RNA降解異?？蓪?dǎo)致小鼠減數(shù)分裂停滯于粗線(xiàn)期。在植物中，早在80多年前，科學(xué)家就觀(guān)察到減數(shù)分裂前期小孢子母細(xì)胞（MMC）中RNA大量降解，并伴隨二倍體細(xì)胞器的脫分化，提示RNA降解可能在減數(shù)分裂中發(fā)揮重要功能。然而，其分子機(jī)制與生物學(xué)意義至今尚未闡明。

近日，《The Plant Cell》雜志在線(xiàn)發(fā)表了來(lái)自上海師范大學(xué)生科院植物育性發(fā)育研究團(tuán)隊(duì)題為“CCCH-type zinc finger proteins are required for meiotic progression and RNA clearance in Arabidopsis”的研究論文，揭示了串聯(lián)CCCH型鋅指蛋白C3H14和C3H15是擬南芥小孢子母細(xì)胞中RNA降解的核心調(diào)控因子。

研究表明，C3H14/15在減數(shù)分裂偶線(xiàn)期至粗線(xiàn)期過(guò)渡階段的MMC中特異性高表達(dá)，并靶向結(jié)合大量高豐度mRNA，包括編碼核糖體、線(xiàn)粒體和質(zhì)體蛋白的轉(zhuǎn)錄本。C3H15通過(guò)與脫帽酶DCP1互作進(jìn)入Processing body（P-body），促進(jìn)RNA降解。功能缺失突變體c3h14/15中，MMC內(nèi)RNA過(guò)度積累，核內(nèi)異常形成大量DNA-RNA雜合鏈（R-loop）。雖然R-loop在染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因表達(dá)調(diào)控中具有重要作用，但其異常積累也威脅生殖細(xì)胞的基因組穩(wěn)定性，尤其在DNA復(fù)制和修復(fù)過(guò)程中。c3h14/15突變體中檢測(cè)到明顯基因組不穩(wěn)定信號(hào)，減數(shù)分裂進(jìn)程阻滯于粗線(xiàn)期，最終引發(fā)DNA降解與細(xì)胞死亡。該研究揭示了C3H14/15作為RNA降解關(guān)鍵因子，在保障植物減數(shù)分裂正常進(jìn)行中的核心作用，也凸顯了RNA代謝在基因組穩(wěn)定性調(diào)控上的關(guān)鍵作用?？缥锓N比較分析進(jìn)一步表明，C3H15同源基因在單子葉植物、雙子葉植物、苔蘚和蕨類(lèi)植物減數(shù)分裂過(guò)程中均呈現(xiàn)相似的表達(dá)模式，提示該基因家族在陸地植物減數(shù)分裂調(diào)控中具有古老且保守的功能。

C3H14/15及其同源基因調(diào)控減數(shù)分裂的分子機(jī)制

（A）C3H14/15同源基因在苔蘚（小羽蘚）、蕨類(lèi)（松葉蕨）孢子囊以及單子葉（水稻、玉米）、雙子葉（番茄）植物花中的相對(duì)表達(dá)水平。
（B）C3H14/15介導(dǎo)的RNA降解模型。C3H14/15在細(xì)胞核內(nèi)維持基因組穩(wěn)定性；在突變體中，基因組不穩(wěn)定導(dǎo)致MMC減數(shù)分裂停滯于粗線(xiàn)期，最終引發(fā)細(xì)胞死亡。

上海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院薛景石副研究員、在讀研究生卜江賀、王曦隆及已畢業(yè)碩士施俊沁為論文共同第一作者；上海交通大學(xué)楊仲南教授與上海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院許萍副研究員為共同通訊作者。中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心Jeremy D Murray研究員、伯克利大學(xué)谷楊楠教授、上海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王水教授、荷蘭Radboud大學(xué)須健教授、中南民族大學(xué)劉冰博士及北京大學(xué)白書(shū)農(nóng)教授為論文撰寫(xiě)提供了寶貴建議；青島農(nóng)業(yè)大學(xué)周功克教授、華東師范大學(xué)李超教授和上海市辰山植物園沈慧研究員在實(shí)驗(yàn)材料方面給予重要支持。本研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFF1003502）和國(guó)家自然科學(xué)基金（32470352）資助。

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（供稿、圖片：生命科學(xué)學(xué)院）