JIPB | 擬南芥R-SNARE蛋白YKT61是雌雄配子體發生的必需基因

植物雌雄配子體發生是有性生殖的前提。減數分裂產生的單核小孢子經過兩次有絲分裂，形成帶有兩個精細胞的花粉。減數分裂產生的功能大孢子經過三次有絲分裂，形成七細胞八核的胚囊，其中三個反足細胞進行程序性死亡，兩個中央極核融合，形成帶有一個中央細胞、一個卵細胞、兩個助細胞的成熟胚囊。

雌雄配子體發生過程伴隨著液泡的動態變化。液泡酸化及囊泡異常通常影響雌雄配子體發生，但目前尚未發現在雌雄配子體發生過程中均必需的基因。

近日JIPB在線發表山東農業大學張彥課題組題為「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囊泡-靶膜的融合過程。由於擬南芥種質庫中沒有YKT61的突變體材料，通過基因組編輯技術，研究人員獲得了YKT61的突變體。有趣的是，突變基因完全不能通過雌雄配子體傳代，其雜合突變體自交後代均為野生型，表明該基因為首個雌雄配子體發生的必需基因。進一步研究表明，ykt61突變體的單核小孢子不能進行第一次有絲分裂產生二核小孢子，而ykt61突變體的雌配子體在正常發育至七細胞八核期後，啟動異常的細胞死亡，造成胚囊降解。引入Cas9-resistent YKT61 (crYKT61)能夠完全回補ykt61突變體雌雄配子體發育表型，證明該表型確由YKT61突變導致。此外，研究人員發現YKT61第八胺基酸殘基缺失，幹擾了其與其它SNARE蛋白的互作能力。帶有這種YKT61ΔV8的ykt61突變體，表現為功能缺失突變體，暗示YKT61與其它SNARE的互作對其發揮功能至關重要。

ykt61突變體胚囊在成熟前期異常降解

本研究揭示了植物中首個雌雄配子體發育的必需基因，為研究此類基因提供了重要參考信息。通過對YKT61蛋白關鍵位點的功能解析，為深入研究其同源蛋白在真核細胞中的生物學功能提供了線索。

研究生馬婷、李恩博士、及研究生李魯申為本文的共同第一作者，山東農業大學張彥教授為本文通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金的資助。