减数分裂是真核生物有性生殖的基础，涉及一系列高度有序的细胞事件。在染色体水平，来自母本与父本的同源染色体相互配对，随后染色体高度凝缩并发生重组，从而实现等位基因重排，增加子代遗传多样性。在细胞质水平，减数分裂前期常伴随显著的RNA清除现象。动物研究显示，RNA降解异常可导致小鼠减数分裂停滞于粗线期。在植物中，早在80多年前，科学家就观察到减数分裂前期小孢子母细胞（MMC）中RNA大量降解，并伴随二倍体细胞器的脱分化，提示RNA降解可能在减数分裂中发挥重要功能。然而，其分子机制与生物学意义至今尚未阐明。
近日，《The Plant Cell》杂志在线发表了来自上海师范大学生科院植物育性发育研究团队题为“CCCH-type zinc finger proteins are required for meiotic progression and RNA clearance in Arabidopsis”的研究论文，揭示了串联CCCH型锌指蛋白C3H14和C3H15是拟南芥小孢子母细胞中RNA降解的核心调控因子。
研究表明，C3H14/15在减数分裂偶线期至粗线期过渡阶段的MMC中特异性高表达，并靶向结合大量高丰度mRNA，包括编码核糖体、线粒体和质体蛋白的转录本。C3H15通过与脱帽酶DCP1互作进入Processing body（P-body），促进RNA降解。功能缺失突变体c3h14/15中，MMC内RNA过度积累，核内异常形成大量DNA-RNA杂合链（R-loop）。虽然R-loop在染色质结构与基因表达调控中具有重要作用，但其异常积累也威胁生殖细胞的基因组稳定性，尤其在DNA复制和修复过程中。c3h14/15突变体中检测到明显基因组不稳定信号，减数分裂进程阻滞于粗线期，最终引发DNA降解与细胞死亡。该研究揭示了C3H14/15作为RNA降解关键因子，在保障植物减数分裂正常进行中的核心作用，也凸显了RNA代谢在基因组稳定性调控上的关键作用。跨物种比较分析进一步表明，C3H15同源基因在单子叶植物、双子叶植物、苔藓和蕨类植物减数分裂过程中均呈现相似的表达模式，提示该基因家族在陆地植物减数分裂调控中具有古老且保守的功能。
C3H14/15及其同源基因调控减数分裂的分子机制
（A）C3H14/15同源基因在苔藓（小羽藓）、蕨类（松叶蕨）孢子囊以及单子叶（水稻、玉米）、双子叶（番茄）植物花中的相对表达水平。
（B）C3H14/15介导的RNA降解模型。C3H14/15在细胞核内维持基因组稳定性；在突变体中，基因组不稳定导致MMC减数分裂停滞于粗线期，最终引发细胞死亡。
上海师范大学生命科学学院薛景石副研究员、在读研究生卜江贺、王曦隆及已毕业硕士施俊沁为论文共同第一作者；上海交通大学杨仲南教授与上海师范大学生命科学学院许萍副研究员为共同通讯作者。中科院分子植物科学卓越创新中心Jeremy D Murray研究员、伯克利大学谷杨楠教授、上海师范大学生命科学学院王水教授、荷兰Radboud大学须健教授、中南民族大学刘冰博士及北京大学白书农教授为论文撰写提供了宝贵建议；青岛农业大学周功克教授、华东师范大学李超教授和上海市辰山植物园沈慧研究员在实验材料方面给予重要支持。本研究得到国家重点研发计划（2022YFF1003502）和国家自然科学基金（32470352）资助。
论文链接网址：https://academic.oup.com/plcell/advance-article-abstract/doi/10.1093/plcell/koag048/8501334?redirectedFrom=fulltext
（供稿、图片：生命科学学院）
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