细胞分裂过程中，染色体的正确分离是维持生物体正常生命活动及其基因组稳定的基础。每次细胞分裂，均需要精确控制从中期到后期的转换。中期时染色体需完成在赤道板上的整齐排列，而进入后期后，染色体（或染色单体）开始分离，并正确分配到两个子细胞中。细胞分裂周期蛋白20 (Cell Division Cycle 20，CDC20)是调控这一转换的关键因子，可通过激活后期促进复合体/细胞周期体(anaphase-promoting complex/cyclosome，APC/C)，促进细胞进入后期。尽管CDC20作为细胞周期调控因子已得到广泛研究，但植物通常含有多个CDC20基因，这些基因如何在有丝分裂和减数分裂过程中协同发挥作用仍不清楚。
来自扬州大学及合作单位的研究人员利用CRISPR/Cas9技术，在水稻中构建了一系列影响三个CDC20基因的突变体。研究发现，水稻三个CDC20基因在细胞周期进程中具有冗余作用。当CDC20活性受到严重干扰时，水稻配子体有丝分裂受到影响，并最终导致配子体致死。这一结果表明，CDC20对于水稻有丝分裂进程至关重要。
研究人员还发现，部分CDC20突变体有丝分裂发育正常，但在减数分裂过程中出现异常。其中，cdc20-triple-1和cdc20-triple-2突变体停滞于减数第一次分裂中期，尽管染色体能够正常排列，但无法正常进入减数第一次分裂后期。相比之下，cdc20-triple-3和cdc20-triple-4能够完成减数第一次分裂，但在第二次减数分裂过程中出现异常，包括染色体分离缺陷。
不同CDC20突变体在减数分裂不同阶段出现特异性缺陷，揭示了CDC20在减数分裂进程中的阶段特异性作用。对染色体黏连相关因子SSC3和SGO1动态变化的进一步分析，为理解CDC20依赖的细胞周期进程与减数分裂过程中染色体黏连调控之间的联系提供了线索。
相关研究结果表明，CDC20是水稻有丝分裂和减数分裂过程中中期向后期转换的重要调控因子。不同CDC20突变形式的强弱等位突变，会导致生命周期中三种不同细胞分裂过程中中期向后期转变的缺陷。其中，有丝分裂中期的调控严谨性最低，只有很强的突变形式才会表现出分裂缺陷；而减数分裂中期II的严谨性最高，任何微弱的突变形式都会影响细胞分裂。这表明在不同生殖方式中，有性生殖相较于无性生殖，在生命周期中具有更严格的质量监控体系，以保障其基因组的稳定性。
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Science China Life Sciences