研究人员揭示了氮营养和植物减数分裂启动之间的关系

资料来源：遗传发育研究所，2022年1月27日08:36

减数分裂是有性生殖生物配子发生和世代交替的核心事件。减数分裂的开始是细胞有丝分裂向减数分裂的转变，标志着生物体从营养生长向生殖生长的转变。氮是植物必需的元素，也是植物生长和作物产量形成的重要限制因素。缺氮常导致植物肥力下降，但其分子机制知之甚少。中国科学院遗传与发育生物学研究所程竹宽研究组利用基于图谱的克隆技术鉴定了一种新的水稻减种。

减数分裂是有性生殖生物配子发生和世代交替的核心事件。减数分裂的开始是细胞有丝分裂向减数分裂的转变，标志着生物体从营养生长向生殖生长的转变。氮是植物必需的元素，也是植物生长和作物产量形成的重要限制因素。缺氮常导致植物肥力下降，但其分子机制知之甚少。

中国科学院发育生物学研究所课题组程竹宽利用基于图谱的克隆技术，在水稻中鉴定出一个新的减数分裂起始调控基因ETF，该基因编码一个位于线粒体的电子转运黄素蛋白亚基，参与支链氨基酸的代谢。ETF结合电子并转运至下游辅酶Q氧化还原酶ETFQO，促进氧化磷酸化，参与机体能量供应。在etf突变体中，减数分裂表现出明显的氮依赖性。低氮胁迫下，etf不能启动减数分裂，导致雌配子和雄配子不育。在氮营养充足的条件下，etf可以完成减数分裂，恢复其雌雄育性。代谢组学与穗部器官总氮含量的协同分析表明，低氮胁迫下etf中的支链氨基酸不能正常代谢并大量积累。花中氮严重缺乏，导致不育。在外源氮营养丰富的环境下，突变体可以避免体内蛋白质大量分解，用于氮的再利用。外源供氮可以满足花卉对氮的需求，从而维持突变体的正常育性。本研究揭示ETF通过参与支链氨基酸的代谢，促进氮在体内的再利用，为花器官的营养需求提供保障。这一成果为分析植物如何在贫瘠的土壤环境中保持必要的肥力提供了理论支持。(100yiyao.com)

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