水稻花粉發(fā)育是一個極其精細的過程，包括雄蕊原基形成、藥室壁層的建立、造孢細胞分化、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，進一步挖掘相關(guān)調(diào)控因子并明確其遺傳途徑對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)大學李雙成/李平教授團隊在“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，揭示了一個未知功能的表達蛋白通過參與水稻絨氈層降解和花粉壁形成進而調(diào)控水稻花粉育性的新機制。

 

　　研究團隊通過EMS誘變分離到了一個雄性不育突變體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。通過遺傳分析、基因克隆，研究人員發(fā)現(xiàn)AMD1編碼一個草科植物特有的表達蛋白。AMD1在不同發(fā)育時期花藥的孢子體細胞和配子體細胞具有特殊的時空表達模式。

 

　　進一步的研究顯示，AMD1特異地定位在細胞核中并具有轉(zhuǎn)錄激活活性。比較轉(zhuǎn)錄組以及基因表達調(diào)控分析表明，AMD1 可能通過直接激活兩個花粉壁形成關(guān)鍵基因DPW和OsPKS2的啟動子來參與花粉壁發(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為共同第一作者，水稻研究所李平教授和國家重點實驗室李雙成教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金和四川省重大科技專項等項目資助。

 

　　論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15921