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分子植物育种
(
网络版
), 2012
年
,
第
10
卷
,
第
1067
-
1079
页
Fenzi Zhiwu Yuzhong (Online), 2012, Vol.10, 1067
-
1079
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酶活性的
DNA
结合蛋白，直接促进
ssDNA overhang
的形成。
RAD50
最可能在复合体中行使复合体构建
的作用。
NBs1
调控
MRE11
的活性和传导
DSB
出
现的信号。由
DSB
切除形成的
ssDNA
尾部被
2
种
DNA
链交换蛋白
(DNA strand-exchange proteins)
RAD51
和
DMC1
包裹。核蛋白丝
(nucleoprotein
filaments)
的形成在这时出现，并以单头侵入
(single-end invasion
，
SEI)
的方式进入同源染色体双
链
DNA
区域。
Keeney
等
(1997)
报道酵母的
SPO11
蛋白在减数
分裂染色体重组中对
DSB
形成有重要作用，其后在
人、小鼠和果蝇等其它生物中也相继鉴定获得与
SPO11
的同源的基因。拟南芥突变体
spo11-1
和
spo11-2
在同源染色体配对、重组和二价体形成中都
表现出异常，导致花粉母细胞
(pollen mother cell,
PMC)
减数分裂中出现多价体
(polyads)
，及
MMC
减
数分裂中胚囊不分化
(Grelon et al., 2001
；
Stacey et
al., 2006)
。
Yu
等
(2010)
采用
RNAi
使水稻
OsSPO11
-
1
基因沉默，结果
PMC
的
同源染色体配对和重组明显
受阻，
SC
的中央成分
ZEP1
不能正常加载在染色体
上，
SC
形成被严重干扰，交叉蛋白
MER3i
能装配，
染色体交叉也受影响。因此，
OsSPO11
-
1
对水稻减
数分裂时期同源染色体配对和交叉的形成都是必
要的。
植物中参与编码
MRN
复合体的三个蛋白
MRE11
、
RAD50
和
NBs1
相关基因及功能也获得较
好的认识。
Puizina
等
(2004)
在拟南芥
T-DNA
插入
突变体证实
AtMRE11
基因是
DSB
修复所必需，但
不是修复
Spo11
基因诱导的减数分裂
DNA
断裂所
必需的。拟南芥
AtRAD50
基因的突变可产生不育及
对
DNA
损伤剂甲基甲烷磺酸盐的超敏反应，表明
AtRAD50
在植物细胞
DSB
修复中具有保守作用
(Gallego and White, 2001)
，敲除
RAD50
基因的突变
中，观察到粗线期单价体的出现
(Bleuyard and White,
2004)
。
Akutsu
等
(2007)
克隆了水稻的
OsNbs1
基因，
水稻和拟南芥的
Nbs1
蛋白比动物和酵母的
Nbs1
小，但其具有
Nbs
保守的结构域如
FHA/BRCT
结
构域、
Mre11
-
binding
结构域和
Atm-interacting
结构
域。
Ronceret (2009)
报道
PHS1
基因具有调控减数分
裂重组和同源染色体配对的作用，该基因编码一
种细胞质蛋白，参与调控
RAD50
从细胞质向核内
的转运。
在酵母和脊椎动物中发现了一组保守的类
RAD51
蛋白，其与原核生物的
RECA
蛋白同源，
在重组和损伤修复途径中起作用。在拟南芥基因组
中鉴定出
6
个与脊椎动物类
Rad51
的旁系同源基
因，其中之一的突变体
atxrcc3
导致雌配子和雄配
子发育异常。这些突变体对
DNA
损伤处理表现出
超敏反应，这证实了类
RAD51
蛋白在重组修复中
的作用
(Bleuyard and White, 2004)
。酵母双杂交检测
表明，与
BRCA2
蛋白关联的
RAD51
和
DMC1
在
同源重组和减数分裂过程中起作用
(Siaud et al.,
2004)
。在
RNA
干扰沉默
BRCA2
的株系中，减数
分裂终止和重组异常的结果证实了
BRCA2
的功
能。酵母
DMC1
蛋白被证实是减数分裂
I
时染色
体二价体的形成和同源染色体分离必需的，尽管
拟南芥的同源基因突变体
Atdmc1
没有观察到像
酵母一样的减数分裂明显的完全停止
(Couteau et
al. 1999)
，但同源染色体不能正常分离，育性降低
至
1.5%
。这表明植物具备自身特有的
checkpoint
activation
和
progression surveillance
作用机制
(Bhatt
et al., 1999)
。
复制蛋白
A (Replication protein A, RPA)
为高度
保守的
ssDNA
，是
DNA
的复制、修复和同源重组等
各种过程
DNA
代谢途径中所必需的。其由
RPA1
、
RPA2
和
RPA3
三个亚基组成的稳定的复合体
(Wold,
1997; Iftode et al., 1999)
。在拟南芥和水稻中具有多
拷贝的
RPA
基因。通过
T-DNA
插入获得的水稻突变
体
Osrpa1a
，与野生型相比，突变体在营养生长期
正常生长，但在生殖生长期表现为不育。细胞学观
察证实其胚珠中没有胚囊，同时
PMC
在减数分裂后
期
I
出现异常的染色体片段。突变体在有丝分裂和减
数分裂的染色体配对与联会过程中都没有出现异
常现象，但突变体对紫外线辐射和
DNA
损伤剂处理
表现出超敏反应。推测
OsRPA1a
基因可能在水稻的
DNA
修复中起作用，但其并不参与或至少不是
DNA
复制和同源重组所必需的
(Chang et al., 2009)
。
同源重组过程，会发生染色体交叉
(crossovers)
，
有关这一过程的一些基因被报道。
Wang
等
(2010)
报道了水稻中与拟南芥
ZYP1
同源的
ZEP1
基因，
其参与了染色体的
SC
复合体的形成，其编码一种
横丝蛋白
(transverse filament, TF)
。
Tos17
插入突变
的
zep1
突变体中，同源染色体整齐有序地排列，但
在前期Ⅰ的起始阶段并不形成联会复合体，染色体
交叉的数目比野生型有明显的增多。这一结果与前
人的研究的
TF
突变体不相同，在野生型中经常发