Identyfikacja i charakterystyka genetyczna SNI1, genu kodującego podjednostkę kompleksu SMC5/6, jako naturalnego modyfikatora rekombinacji mejotycznej u Arabidopsis thaliana

Abstract

Rekombinacja mejotyczna odgrywa fundamentalną rolę w kształtowaniu różnorodności genetycznej eukariontów. Częstotliwość i rozkład mejotycznych crossing-over są ściśle kontrolowane. Użyłem fluorescencyjnego systemu reporterowego do pomiaru częstotliwości crossing-over w Arabidopsis thaliana. Wcześniej metoda ta była wykorzystana do zmapowania dwóch loci cech ilościowych (QTL) na chromosomie 1 i 4. Poprzez rozległe mapowanie zawęziłem QTL4 do intterwału 19 kb, który zawierał 6 genów. Za pomocą różnych technik zademonstrowałem, że QTL4 to SUPPRESSOR OF NPR1-1, INDUCIBLE (SNI1), gen kodujący składnik kompleksu STRUCTURAL MAINTAINANCE OF CHROMOSOM 5/6 (SMC5/6). Pokazałem, że allele SNI1 różnią się odpowiedzią na temperaturę. Ponadto pokazałem, że sni1 wykazuje zmodyfikowany wzór rekombinacji w całym genomie. Mutacje w SNI1 powodują zmniejszenie interferencji crossing-over i mogą częściowo przywrócić płodność mutanta crossing-over klasy I. Analiza genetyczna innych mutantów SMC5/6 potwierdza obserwacje redystrybucji rekombinacji. Wskazuje to, że efekt obserwowany u roślin pozbawionych SNI1 wynika z jego funkcji w kompleksie SMC5/6.

Meiotic recombination plays a fundamental role in shaping genetic diversity in eukaryotes. The frequency and distribution of meiotic crossovers are tightly controlled. I used a fluorescent reporter system to measure crossover frequency in Arabidopsis thaliana. Previously, this method was used to map two quantitative trait loci (QTL) on the chromosome 1 and 4. By extensive mapping I narrowed down the QTL4 to a 19kb interval, which contained 6 genes. I used different techniques to demonstrate that SUPPRESSOR OF NPR1-1, INDUCIBLE (SNI1), a gene encoding the component of STRUCTURAL MAINTAINANCE OF CHROMOSOME 5/6 (SMC5/6) complex, corresponds to QTL4. I showed that SNI1 alleles differ in their response to temperature. Furthermore, I showed that sni1 exhibits a modified pattern of recombination across the genome. Mutations in SNI1 result in reduced crossover interference and can partially restore the fertility of a Class I crossover mutant. Genetic analysis of other SMC5/6 mutants confirms the observations of crossover redistribution. This indicates that the effect observed in plants lacking SNI1 is due to its role in the SMC5/6 functions.