拟南芥雄性不育突变体atk1-7的遗传定位与功能分析

拟南芥ATK1是一种微管依赖性的驱动蛋白,在有丝分裂和减数分裂纺锤体组装过程中发挥着重要作用.本研究利用正向遗传学在拟南芥Ler背景下筛选到一个育性缺陷突变株.与野生型相比,该突变体营养生长不受影响,果荚短小无种子.亚历山大红染色揭示其花粉完全败育.甲苯胺蓝染色发现其四分体形成异常,出现多核现象,暗示减数分裂过程异常.遗传分析表明该突变为单基因隐性突变.利用图位克隆将目的 基因定位于4号染色体上约60 kb区间.通过分析该区域内的基因,发现已报道减数分裂相关基因ATK1位于该区间内,确定为潜在目的 基因.通过基因组测序发现,在该突变体中ATK1基因的第8个外显子区域有一个28 bp的缺失,产生一个丢失Motor结构域的截短蛋白.异等位杂交实验证实了该突变基因为ATK1,并把这一新突变体命名为atk1-7.利用DAPI染色和着丝粒荧光原位杂交技术分析减数分裂过程中的染色体行为,发现同源染色体和姐妹染色单体的分离过程均存在异常.利用转基因互补实验首次发现单独的ATK1蛋白Motor结构域能够恢复突变体的不育表型,表明Motor结构域具有极其重要的功能.