生命中心柴继杰研究组在《Cell research》发表论文
揭示十字花科植物自交不亲和反应分子机制
2016年11月8日，生命中心柴继杰研究组在《Cell research》杂志在线发表题为“Structural basis for specific self-incompatibility response in Brassica（十字花科植物自交不亲和反应的结构生物学研究）”的论文，首次在原子层面揭示了十字花科植物自交不亲和反应的分子机制。
植物固着生长无法移动，由于雌雄同花植物雄蕊和雌蕊在空间上的接近，导致其自花授粉的概率远大于异花授粉。但是自交不利于维持后代基因的多样性，而且容易导致隐形致病基因在后代发生纯和而引发自交退化。为了避免这些不良后果的发生，高等植物进化出了多种自交不亲和机制来防止自交的发生。1876年，达尔文在其著作《The Effects of Cross & Self-Fertilisation in the Vegetable Kingdom》对植物自交不亲和现象做了详细描述，并称其为“最令人吃惊的生物学现象之一”。在许多自交不亲和植物中，自体和异花花粉的识别是由一个具有高度多态性的复等位基因位点——S位点控制，如果花粉和花柱的S基因型一样则产生自交不亲和反应。近年来，分子生物学研究表明S位点可以编码决定植物自交不亲和性的雌性及雄性决定因子，它们二者作为一个基因簇构成了不同的S单倍型在遗传中紧密连锁。
油菜、甘蓝等十字花科植物的自交不亲和性的雌雄决定因子分别是表达于花柱的S结构域受体激酶SRK与表达于花粉的富含半胱氨酸小肽SCR，其S单倍型数量经预测达上百种之多。研究表明十字花科植物自交不亲反应是通过来自不同S单倍型的SRK与SCR间精确的一一识别所实现的（图1）。目前，这一精确配对背后的分子机制仍不明确。
柴继杰研究组通过生化实验发现SCR9可以诱导eSRK9形成同源二聚体。在随后解析的晶体结构中，eSRK9与SCR9构成分子数为2:2的四元复合物（图2）,通过结合生物化学及生物信息学等手段，他们最终揭示了不同SRK与SCR间精确配对的分子机制。这项研究为将来利用杂交优势对作物进行分子育种提供了分子基础。
图1 十字花科植物自交不亲和分子机理
图2 eSRK9-SCR9复合物结构展示
论文的通讯作者为柴继杰，主要工作由清华大学生命学院10级博士生马瑞完成。生命学院韩志富博士，博士后胡泽汗，博士生林光忠和张贺桥参与了课题的相关部分。人民大学龚新奇副教授，康奈尔大学June B Nasrallah教授为论文的顺利完成提供了必要帮助。上海同步辐射光源BL17U1 (SSRF)为数据收集提供了及时有效的支持。本研究工作得到国家自然科学基金委及科技部的大力资助。
