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减数分裂是真核生物生殖细胞产生配子阶段的一种特殊分裂形式。其主要特点是DNA只复制一次，而细胞分裂两次，因此产生单倍性的配子。第一次减数分裂时姐妹染色单体的单取向（monopolar或mono-orientation）和同源染色体的分离是配子中染色体数目减半的主要原因。本论文通过利用一些特殊的微小染色体和减数分裂突变体对玉米减数分裂时染色体取向和分离的机制进行了探索性研究。 酵母中蛋白激酶Bub1介导的组蛋白H2A第121位丝氨酸的磷酸化，能够促进Shugoshin定位于着丝粒区域，保护姐妹染色单体着丝粒区域的粘连蛋白(cohesin)不被提前降解，进而确保姐妹染色单体正确取向和分离。我们发现玉米组蛋白H2A中包含一个类似酵母H2A的结构域。在玉米细胞分裂过程中组蛋白H2A第133位苏氨酸(H2AT133)发生动态的磷酸化过程。通过对一些玉米双着丝粒染色体的研究发现只有活性着丝粒区域的组蛋白H2A被磷酸化，并且小麦和水稻着丝粒区域的组蛋白H2A也发生特异的磷酸化过程，说明磷酸化的H2AT133是植物中着丝粒活性的一个新表观遗传学标记。在减数分裂突变体afa1和zmsgo1花粉母细胞中，姐妹染色单体取向和分离异常，而组蛋白H2AT133的磷酸化与野生型没有明显差异。这些姐妹染色单体粘连和Shugoshin缺失的突变体的研究结果说明组蛋白H2A磷酸化的信号依赖于着丝粒的活性而不是姐妹染色单体粘连。 同时我们对另一个影响染色体取向和分离的表观遗传学标记——组蛋白H3第3位苏氨酸(H3T3)的磷酸化进行了研究。在玉米体细胞有丝分裂前期H3T3的磷酸化发生在整条姐妹染色单体间，随后臂间信号变弱，正中期时仅有活性的着丝粒内部区域发生磷酸化。通过比较CENH3和H3T3磷酸化信号发现玉米着丝粒区域除了组蛋白H3的变异体——CENH3外，还包含组蛋白H3，并且在有丝分裂过程中CENH3和H3核小体会发生动态的位置变化。在玉米减数分裂突变体afa1和zmsgo1花粉母细胞第二次减数分裂时，由于姐妹染色单体间粘连缺失导致姐妹染色单体随机分离，研究发现H3T3的磷酸化信号消失。这些结果说明组蛋白H3T3的磷酸化与姐妹染色单体粘连有关，并且H3T3的磷酸化依赖于姐妹染色单体粘连和着丝粒活性。 玉米染色体B-9-Dp-9减数分裂时能够发生染色体内交换，随后形成有两个活性着丝粒的染色体。这种包含两个活性着丝粒的染色体发生多次“断裂-愈合-桥”循环之后产生多种不同的微小染色体。这些微小染色体中，有些减数分裂行为正常;还有一些在第一次减数分裂中期Ⅰ发生双取向(bipolar或bi-orientation)，在后期Ⅰ提前分离。免疫荧光分析发现蛋白激酶Bubl，以及Bub1介导的组蛋白H2A的磷酸化，在减数分裂行为异常的微小染色体上没有明显差异。这些结果说明Bub1介导的组蛋白H2A的磷酸化以及ZmSGO1的保护作用，对玉米微小染色体的特殊取向和分离过程没有直接影响。