减数分裂是维持物种遗传稳定性的同时，丰富个体遗传多样性的基础。在减数分裂过程中，同源染色体之间发生了一系列复杂的事件，包括同源染色体配对、联会、重组及分离等，其中重组是减数分裂的核心事件，而配对和联会是为重组的完成提供保障的。已有研究表明同源重组过程具有高度的保守性，但调控该过程蛋白的功能并非十分保守。
中国科学院遗传与发育生物学研究所程祝宽研究组鉴定到两个保守的水稻 DMC1 基因：OsDMC1A 和 OsDMC1B。研究发现这两个基因功能冗余，任一单基因突变不影响水稻植株生长与发育。只有当它们同时突变后，才会导致减数分裂过程中大量单价体的形成。进一步研究表明，水稻 DMC1 功能缺失并不影响减数分裂同源重组早期蛋白的定位，但会使重组晚期蛋白 OsHEI10 在染色体上定位的大量减少。
有趣的是，水稻 DMC1 基因突变并不影响减数分裂早期同源染色体的同源搜寻和配对，但会导致联会复合体的组装异常，这与酵母、小鼠、拟南芥等模式生物中的研究结果完全不同。相关研究结果为深入理解减数分裂同源重组调控的分子机制奠定了坚实基础。
上述研究结果于3月9日在 Plant Physiology 杂志上在线发表（DOI:10.1104/pp.16.00167）。该项研究得到国家自然科学基金项目的资助。
图：水稻 DMC1 基因突变导致减数分裂细胞同源染色体联会异常。A. 细线期花粉母细胞。B. 偶线期花粉母细胞。C. 粗线期花粉母细胞。在蛋白质免疫荧光共定位分析中，PAIR3 的蓝色定位信号指示 dmc1 突变体中减数分裂前期的染色体。PAIR2 的红色定位信号指示突变体中联会复合体轴向相关蛋白的组装状态。ZEP1 的绿色定位信号指示突变体中联会复合体中央元件的组装状态。
以箭头标记染色体上联会复合体部分形成的区域。标尺，5微米。