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四川農業大學水稻所研究團隊在水稻花粉壁發育
2021-08-02 

四川農業大學水稻所研究團隊在水稻花粉壁發育

  近日,The Plant Journal雜志在線發表了水稻研究所題為《分泌型脂質轉運蛋白OsLTPL94作為EAT1的靶標在水稻花粉壁發育中起作用》(Secretory lipid transfer protein OsLTPL94 acts as a target of EAT1 and is required for rice pollen wall development)的研究論文,該文報道了李平/李雙成教授團隊在水稻花粉壁發育調控機制方面的新進展。

 

  植物的花粉壁保護雄配子體免受各種生物和非生物脅迫的影響。高等植物發育形成獨特的花粉壁結構和精巧的外壁圖案,是一個精細而復雜的過程,需要生殖細胞與相鄰的體細胞的協同調控。然而,這一過程的分子機制仍不明朗。

 

  該研究分離到一個水稻雄性不育突變體(l94),細胞學分析表明其花粉外壁發育存在缺陷,未能形成連續的外壁結構和規則的表面圖案,可能由于初生外壁的異常模式影響了孢粉素的正確沉積和組裝。同時,l94的絨氈層發育也出現了異常。結合MutMap和CRISPR/Cas9技術,成功克隆到該花粉壁發育基因OsLTPL94。該基因編碼一種在禾本科中保守的G型非特異性脂質轉移蛋白。GUS染色和RNA原位雜交分析證實,OsLTPL94在發育中的小孢子和絨氈層細胞中有較強的表達。OsLTPL94蛋白定位于細胞膜,其N端有一個分泌型的信號肽,而l94突變阻礙了其信號肽的分泌能力。進一步結合Dual-LUC報告系統、酵母單雜交、DAP-qPCR和EMSA實驗,發現水稻bHLH類轉錄因子EAT1通過直接結合OsLTPL94啟動子的E-box基序從而激活OsLTPL94的表達,并在兩個獨立的eat1突變體中證實了EAT1和OsLTPL94表達的相關性。該研究證實分泌型OsLTPL94是水稻花粉壁發育所必須的,并提出EAT1-OsLTPL94模塊可能在絨氈層和小孢子的協調發育中起關鍵作用,為水稻花粉壁發育調控機制提供了有價值的新信息。

 

  水稻研究所在讀博士生陶陽、講師鄒挺為該論文共同第一作者,李雙成教授和李平教授為共同通訊作者。該研究受到國家自然科學基金、四川省科技創新苗子工程等項目資助。據悉,該文是陶陽博士在讀期間的第二篇一作論文,此前有關水稻減數分裂關鍵基因DLC1的論文也發表于The Plant Journal雜志。

四川農業大學水稻所研究團隊在水稻花粉壁發育

  圖EAT1-OsLTPL94模塊調控水稻絨氈層和花粉壁發育的模式

 

  論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15443

四川農業大學水稻所研究團隊在水稻花粉壁發育

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