研究揭示擬南芥孤兒基因調(diào)節(jié)花粉發(fā)育的分子機(jī)制

　　開花植物中，花粉的形成以及隨后的花粉管生長和受精在植物的育性中具有關(guān)鍵作用。花粉的適當(dāng)發(fā)育和成熟對種子植物的遺傳多樣性具有重要影響，對農(nóng)業(yè)作物生產(chǎn)產(chǎn)生重要作用。植物中孤兒基因的出現(xiàn)可能是植物不斷適應(yīng)環(huán)境的進(jìn)化結(jié)果，其功能可能促進(jìn)植物的生存。近年來，擬南芥特異性孤兒基因Qua Quine Starch（QQS）在植物發(fā)育和環(huán)境適應(yīng)中的作用備受關(guān)注。然而，QQS調(diào)控花粉發(fā)育的分子機(jī)制以及轉(zhuǎn)錄激活因子如何在這一過程中促進(jìn)QQS的轉(zhuǎn)錄尚不清楚。

 

　　中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園植物基因組演化與次生代謝研究組發(fā)現(xiàn)，ICE1作為關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄激活因子，正向調(diào)節(jié)QQS的表達(dá)，以提高花粉的萌發(fā)和活力。IDD14通過促進(jìn)ICE1與QQS啟動子的結(jié)合輔助促進(jìn)ICE1的功能，且在這一過程中很大程度上依賴于ICE1。此外，QQS功能受損和異?；ㄋ庨_裂共同影響ice1-2突變體的花粉發(fā)育和花粉形態(tài)。進(jìn)一步研究顯示，ICE1對花粉活性的促進(jìn)作用取決于QQS的功能。QQS調(diào)節(jié)花粉表面的脂質(zhì)生成，并與長鏈脂質(zhì)生物合成的關(guān)鍵酶CUT1相互作用，通過促進(jìn)CUT1的活性來協(xié)同調(diào)控花粉的脂質(zhì)代謝，最終調(diào)節(jié)花粉的水合作用和育性。該研究揭示了QQS通過ICE1/IDD14-QQS-CUT1途徑促進(jìn)擬南芥花粉萌發(fā)和雄性育性方面的新功能。

 

　　相關(guān)研究成果以ICE1 interacts with IDD14 to transcriptionally activate QQS to increase pollen germination and viability為題，在線發(fā)表在Journal of Integrative Plant Biology上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金等的支持。