科學家揭示水稻花粉育性的新調控因子

近日，中科院植物研究所研究員王臺團隊與合作者揭示了一個新的水稻花粉育性的主調控因子，相關研究成果發表于《植物學期刊》。

作物花粉不育種質材料是雜種優勢利用的基礎。花粉有結構復雜的細胞壁，花粉壁賦予了花粉抗生物和非生物逆境的能力，也參與了花粉與柱頭細胞的互作與信息交流，是決定花粉活性和功能的重要因素。目前已發現多個影響孢粉素前體生物合成的基因，但所知道的調控因子非常有限。

在這項研究中，科研人員發現水稻花粉表達的甲基化CpG位點結合蛋白家族成員PEM1是調控花粉外壁形成的重要調控因子。該基因功能缺失導致花粉外壁無定型加厚，烏氏體異常，進而導致花粉降解。

通過進一步研究，研究團隊發現該基因功能缺失引起轉錄抑制、信號轉導和細胞壁代謝相關基因表達水平的顯著增加，以及孢粉素前體角質和蠟質組分含量的顯著增加，這些結果表明PEM1通過負調控一組基因的表達來調節花粉外壁的發育，可能是花粉發育的主調控因子。序列分析顯示PEM1同源序列在單子葉植物中是保守的，暗示PEM1同源基因在其他單子葉植物花粉發育過程中有類似的功能。

該研究揭示了一個新的水稻花粉育性的主調控因子，為深入解析花粉外壁發育的調控網絡提供了新的切入點，也為植物雄性育性的遺傳操作提供了新的基因元件。