mRNA测序应用于玉米籽粒dek突变体研究（一）
2017年1月1日遗传学期刊Genetics（影响因子4.6）在线发表了上海大学生命科学学院祁巍巍老师的有关玉米突变体基因克隆与功能分析新文章，题为：Mitochondrial function and maize kernel development requires Dek2, a pentatricopeptide repeat protein involved in nad1 mRNA splicing。
在开花类的植物中，很多和呼吸相关的蛋白都是受到了线粒体基因组编码基因以及细胞核编码基因协同调控。三角状五肽重复区(Pentatricopeptide
repeat，PPR) 蛋白已经有报道其参与了RNA与蛋白质之间的相互作用。玉米籽粒突变体defective kernel 2 (dek2)
是一个典型的小籽粒以及发育迟缓的突变体。图位克隆以及等位测试确认dek2编码了一个新的线粒体中的P-type
PPR蛋白。线粒体转录本分析表明dek2突变体引起了线粒体内nad1内含子1的剪切效率下降。dek2未成熟籽粒线粒体复合物分析表明复合物1显著缺失。转录组测序与透射电镜观察发现，由于AOXs蛋白的高表达，nad1适当的剪切对线粒体功能以及线粒体的内嵴至关重要。在该研究中，研究人员发现dek2是一个新的PPR蛋白，其影响线粒体nad1内含子1的剪切并且对于线粒体功能以及籽粒发育至关重要。
研究思路
研究结果
dek2影响籽粒正常发育
研究人员从玉米种质中心获取dek2的突变体并且对其与W22杂交，使其背景纯化，以利于表型观察。在对其表观以及细胞层面上的观察发现，dek2的突变体籽粒和野生型相比，显著变小，百粒重只有野生型32%，总蛋白含量下降4%，醇溶蛋白下降21%，非醇溶蛋白含量上升38%，淀粉粒体积显著减小，并且籽粒胚乳糊粉层发育受到显著抑制（图1，2）。
dek2的图位克隆
为了对dek2进行基因定位，研究人员使用了图位克隆的方法。经过对438粒突变体籽粒的初定位以及3358粒籽粒的精细定位发现，GRMZM2G110851的单碱基SNP导致了该表型的产生（图3）。
dek2编码了一个P-type PPR蛋白
GRMZM2G110851在基因组上含有1893个碱基长度并且编码了一个630个氨基酸的蛋白（图3）。BLASTP的比对发现该基因编码了一个P-type PPR蛋白，包含了10个PPR重复序列（图3）。在第914位碱基G-A的突变导致了Gly-Glu的变化，从而产生了突变体表型。该结果同时被UniformMu转座子突变的等位测试确认（图3）。
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科技前沿
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项目成果
