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植物所打破哺乳植物异性生殖停滞

文章泉源:植物研讨所   公布工夫:2018-10-12  【字号:     】  

  异性生殖的征象在植物中并不稀有,比方在匍匐类的蜥蜴、两栖类的蛙,以及多种鱼类中,都有“孤雌生殖”征象:即不颠末与雄性的交配,雌性个别即可生下子女。作为有性生殖的增补,孤雌生殖能在缺乏雄性的环境下,维持个别的繁衍与种群的更新。与孤雌生殖对应的孤雄生殖则极端稀有,迄今只在一种斑马鱼中发明孤雄生殖。但是对付初等哺乳植物,无论孤雌生殖或孤雄生殖都不存在。迷信家们人工构建出的孤雌或孤雄胚胎均在发育晚期殒命。在匍匐类和两栖类不存在、而在哺乳类退化出来的印记基因被以为是拦阻哺乳植物异性生殖的紧张要素。现在曾经发明的印记基因凌驾100个,随机漫衍于染色体的数十个区段上,表达形式由印记控制区段的差别甲基化来控制。东京农业大学Kono实行室曾在未成熟卵中删除了2个印记控制区段,乐成失掉了活的孤雌小鼠,初次完成了哺乳植物的孤雌生殖,惹起遍及存眷。但是很多新的迷信题目也随之而来:为什么在浩繁印记区段中,仅仅转变两个即可完成孤雌生殖?这些孤雌小鼠为什么有发育缺陷?孤雄生殖有大概在最初等的哺乳植物中完成吗?

  2018注册免费送白菜_可靠平台植物研讨所研讨团队联合单倍体干细胞技能和基因编辑技能对这些题目举行探究。该研讨团队起首发明,由卵细胞创建的孤雌单倍体干细胞,在高代次条件下,删除与Kono实行室雷同的两个印记区段并注射进第二个卵细胞后,异样能发育失掉“两个母亲”的孤雌小鼠。进一步研讨发明,高代次的孤雌单倍体细胞显现出了一种差别于卵子或较低代次细胞,反而雷同原始生殖细胞的全基因组甲基化形式,且全部的印记区段都出现出雷同原始生殖细胞的“无印记”形态。这展现了为何“仅仅删除2个”印记区段,就能得到孤雌小鼠:现实上,全部承继自卵细胞的印记基因,在孤雌单倍体干细胞中都履历了印记形式的“重新修正”。与此结果同等的是,研讨职员发明在孤雌小鼠中,除了一个印记基因(Rasgrf1)表达明显非常之外,其他全部印记基因都与正常小鼠无异。

  使用单倍体干细胞易于基因编辑的特性,研讨职员在孤雌单倍体干细胞中同时删除了包罗Rasgrf1在内的三个印记区段。发育结果证明,Kono得到的孤雌小鼠的多种缺陷,的确是Rasgrf1的非常所招致的:人们初次得到了在发育、举动、代谢和生养力上均与正常小鼠无异的孤雌小鼠。更令人惊奇的是,在由精子创建的孤雄单倍体干细胞中,异样发明了雷同原始生殖细胞的甲基化形式。这意味着,在高等脊椎植物中稀有的孤雄生殖,有大概在哺乳植物中完成。

  研讨职员在孤雄单倍体干细胞中,挑选并终极删除了7个紧张的印记控制区段。这些细胞与另一颗精子所构成的孤雄胚胎干细胞,发育成为活的孤雄小鼠。这些孤雄小鼠表面正常,可以自主呼吸,但是都在出生后48小时内殒命。这是初次得到具有两个父系基因组的孤雄小鼠,证明了即使在最初等的哺乳植物中,孤雄生殖也有大概完成。

  该项研讨使用单倍体胚胎干细胞技能作为平台,体系证明白哺乳植物中超过异性生殖停滞必要履历的三步:1、单倍体干细胞显现出雷同原始生殖细胞的“无印记”形式;2、在单倍体干细胞中对特定印记区段举行修饰,创建新的印记形式;3、联合卵母细胞注射或四倍体囊胚赔偿技能得到孤雌或孤雄植物。该研讨也证明了,更美满的印记修饰可以或许完全超过孤雌生殖停滞,得到康健发育的孤雌植物。失掉孤雄小鼠必要更多的印记修饰,而全部的孤雄小鼠均无法存活至成年,意味着相比孤雌生殖,孤雄生殖有着更多的停滞。这些发明对明白基因组印记的退化、调控和功效具有紧张意义,对付开辟新的植物生殖本领也有紧张代价。

  相干结果于1011日在国际学术期刊Cell Stem Cell 颁发。该研讨事情由植物所和澳门送彩金网站干细胞与再生医学创新研讨院完成。植物所研讨员胡宝洋、周琪和李伟为论文的配合通讯作者;博士后李治琨、王乐韵,博士生王立宾、袁雪薇以及副研讨员冯桂海为配合第一作者。该研讨遭到澳门送彩金网站战略科技先导专项及科技部、基金委等的赞助。

  论文链接

 

研讨职员打破哺乳植物异性生殖停滞




(责任编辑:叶瑞优)

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