5月28日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)萬(wàn)建民院士團(tuán)隊(duì)在Nature Communications在線發(fā)表了題為“OsSRF8 interacts with OsINP1 and OsDAF1 to regulate pollen aperture formation in rice”的研究論文，揭示了OsINP1-OsSRF8-OsDAF1分子模塊調(diào)控水稻花粉萌發(fā)孔形成的分子機(jī)制。

 

　　水稻是我國(guó)重要的糧食作物之一，提高水稻產(chǎn)量對(duì)保障國(guó)家糧食安全至關(guān)重要。雜種優(yōu)勢(shì)利用能顯著提高水稻產(chǎn)量，而雄性不育系的研究利用是其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)。雄性花粉的正常萌發(fā)與否直接決定水稻能否正常結(jié)實(shí)。萌發(fā)孔是花粉外壁沉積較少或者完全缺陷的區(qū)域，除此之外，水稻花粉萌發(fā)孔還包含一個(gè)環(huán)狀凸起的孔環(huán)和蓋狀的孔蓋結(jié)構(gòu)。萌發(fā)孔是花粉管生長(zhǎng)的起始位點(diǎn)，也是水分進(jìn)出的通道，完全決定水稻花粉育性。然而，決定花粉萌發(fā)孔形成的分子機(jī)制并不清楚。

 

　　本研究鑒定到一個(gè)新的控制萌發(fā)孔形成的關(guān)鍵基因OsSRF8（STRUBBELIG-receptor family 8）。OsSRF8屬于富亮氨酸重復(fù)類(lèi)受體激酶LRRⅤ亞家族成員，且OsSRF特異存在于禾本科作物。融合互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，OsSRF8極性聚集于四分體小孢子遠(yuǎn)極端區(qū)域。OsSRF8參與調(diào)控萌發(fā)孔質(zhì)膜凸起的產(chǎn)生（APMP），從而指導(dǎo)水稻花粉萌發(fā)孔的形成。

 

　　酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)OsSRF8能夠與OsINP1直接互作，隨后利用Co-IP等多種試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。遺傳實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，OsSRF8與OsINP1在同一通路調(diào)控花粉萌發(fā)孔形成。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，OsINP1與OsSRF8共定位于APMP形成區(qū)域，并且，OsINP1位于OsSRF8遺傳學(xué)上游，可直接招募OsSRF8，兩者共同調(diào)控萌發(fā)孔的形成。

 

　　除此之外，OsSRF8還能與孔環(huán)形成關(guān)鍵因子OsDAF1互作，并且，OsSRF8-OsINP1復(fù)合體通過(guò)招募OsDAF1到APMP區(qū)域，三者共同參與水稻萌發(fā)孔孔環(huán)的形成。總體而言，OsINP1-OsSRF8-OsDAF1分子模塊不僅加深了對(duì)水稻花粉萌發(fā)孔形成的理解，而且為研究其他禾本科作物中花粉萌發(fā)孔形成提供了基礎(chǔ)。

 

　　南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生陳可毅和王啟明為本文共同第一作者，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院趙志剛教授和萬(wàn)建民院士為本文通訊作者。該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、生物育種鐘山實(shí)驗(yàn)室、江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。

 

　　萬(wàn)建民院士團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用的基礎(chǔ)研究，十三五以來(lái)在水稻雜種優(yōu)勢(shì)利用和生長(zhǎng)發(fā)育領(lǐng)域取得了一系列的進(jìn)展，先后在Science、Cell、Nature Communications、PNAS等期刊上發(fā)表相關(guān)論文。這些研究結(jié)果將促進(jìn)水稻雜種不育機(jī)制的闡明，為水稻秈粳交雜種優(yōu)勢(shì)利用提供重要基因資源。