水稻花粉發(fā)育是一個(gè)極其精細(xì)的過(guò)程，包括雄蕊原基形成、藥室壁層的建立、造孢細(xì)胞分化、減數(shù)分裂、花粉壁形成、配子體有絲分裂以及花粉內(nèi)含物填充等重要步驟。大量的研究顯示，花藥絨氈層和花粉壁的發(fā)育涉及到各種轉(zhuǎn)錄調(diào)控和蛋白互作，形成了錯(cuò)綜復(fù)雜的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，其中，轉(zhuǎn)錄因子扮演了重要的調(diào)控角色。因此，進(jìn)一步挖掘相關(guān)調(diào)控因子并明確其遺傳途徑對(duì)于全面解析水稻花粉發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)具有重要的意義。
近日，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)李雙成/李平教授團(tuán)隊(duì)在“The Plant Journal”上發(fā)表了題為“Grass-specific ABERRANT MICROSPORE DEVELOPMENT 1 is required for maintaining pollen fertility in rice”（水稻花粉育性的維持需要草科特有的AMD1蛋白）的研究論文，揭示了一個(gè)未知功能的表達(dá)蛋白通過(guò)參與水稻絨氈層降解和花粉壁形成進(jìn)而調(diào)控水稻花粉育性的新機(jī)制。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)EMS誘變分離到了一個(gè)雄性不育突變體amd1。該突變體由于絨氈層降解的遲滯和花粉壁bacula結(jié)構(gòu)的缺陷而產(chǎn)生畸形、失活的花粉。通過(guò)遺傳分析、基因克隆，研究人員發(fā)現(xiàn)AMD1編碼一個(gè)草科植物特有的表達(dá)蛋白。AMD1在不同發(fā)育時(shí)期花藥的孢子體細(xì)胞和配子體細(xì)胞具有特殊的時(shí)空表達(dá)模式。
進(jìn)一步的研究顯示，AMD1特異地定位在細(xì)胞核中并具有轉(zhuǎn)錄激活活性。比較轉(zhuǎn)錄組以及基因表達(dá)調(diào)控分析表明，AMD1 可能通過(guò)直接激活兩個(gè)花粉壁形成關(guān)鍵基因DPW和OsPKS2的啟動(dòng)子來(lái)參與花粉壁發(fā)育。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，AMD1 能與調(diào)控絨氈層降解的核心轉(zhuǎn)錄因子 TDR互作。這些發(fā)現(xiàn)表明，AMD1 參與了絨氈層和花粉壁發(fā)育的轉(zhuǎn)錄調(diào)控分子網(wǎng)絡(luò)。該研究發(fā)現(xiàn)了水稻花粉發(fā)育調(diào)控的新組分，并為雜交水稻提供了有潛力的不育資源。
水稻研究所鄒挺老師和在讀碩士生熊萍蘋(píng)為共同第一作者，水稻研究所李平教授和國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李雙成教授為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和四川省重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15921
