CGM第533期：甜瓜属线粒体父系遗传机制解析
线粒体为什么通常只由一方亲本传递？本期以具有父系线粒体遗传特征的甜瓜属为模型，介绍突变体筛选和关键基因MTI1的发现。
沈佳
浙江省农业科学院蔬菜研究所 · 副研究员
博士，浙江省农业科学院蔬菜研究所副研究员，西甜瓜育种研究室副主任。沈佳博士2015年毕业于南京农业大学，师从陈劲枫教授。博士期间在美国威斯康星大学-麦迪逊分校进行联培，联培导师为Michael J Havey教授。2016年1月入职浙江省农业科学院蔬菜研究所，主要从事西甜瓜遗传育种与甜瓜属线粒体遗传机制研究，研究成果以第一作者发表于Nature Communications、Theoretical and Applied Genetics、Horticulture Research等期刊。
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在 Bilibili 打开完整回放 ↗线粒体是细胞内的能量工厂，且携带着一套独立的遗传密码（mtDNA）。这套密码以非孟德尔遗传方式遗传，与动植物的生长发育密切相关：从植物的“雄性不育”现象，到帕金森病等数十种人类遗传疾病，背后都可能藏着线粒体基因的突变。在大多数生物中，线粒体基因严格遵循“单亲单传”的规则，绝大多数表现为母系遗传。这个保守却充满未知的单亲遗传机制，长期以来一直是生命科学领域未解的难题。甜瓜属作物的线粒体表现为独特的父系遗传特性，因此其细胞内三套遗传物质表现为三种遗传模式，是研究线粒体遗传理想的实验材料。我们通过建立一种有效的策略用以筛选线粒体遗传突变体，并成功克隆了控制线粒体单亲遗传的关键基因—MTI1。该基因突变后，线粒体的遗传模式从单亲遗传转变为双亲遗传。
参考文献
- Jia Shen, Yuejian Zhang, Michael J. Havey, Weisong Shou. Copy numbers of mitochondrial genes change during melon leaf development and are lower than the numbers of mitochondria. Horticulture Research. 2019;6(1):95. DOI: 10.1038/s41438-019-0177-8
- Jia Shen, Xiaolong Lyu, Xinyang Xu, Zheng Wang, Yuejian Zhang, Chenhao Wang, Eduardo D. Munaiz, Mingfang Zhang, Michael J. Havey, Weisong Shou. A nuclear-encoded endonuclease governs the paternal transmission of mitochondria in Cucumis plants. Nature Communications. 2025;16(1):4266. DOI: 10.1038/s41467-025-59568-7
- Jia Shen, Weisong Shou, Yuejian Zhang, Gaoya Yuan, Yu Zhao, Jinfeng Chen, Michael J. Havey. Rare maternal and biparental transmission of the cucumber mitochondrial DNA reveals sorting of polymorphisms among progenies. Theoretical and Applied Genetics. 2019;132(4):1223-1233. DOI: 10.1007/s00122-018-03274-0
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