南京林业大学苑兆和教授团队在石榴胚珠和种子发育研究方面取得新进展

以下文章来源于植物科学SCI ，作者SHY

2022年12月8日，Plant Physiology在线发表了南京林业大学林学院苑兆和教授团队题为“BELL1 interacts with CRABS CLAW and INNER NO OUTER to regulate ovule and seed development in pomegranate”的研究文章。

石榴是一种具有很高食用和药用价值及保健功能的超级水果，深受大众喜爱, 市场潜力巨大。石榴的花分为两性花（可产生果实）和功能性雄花（通常会掉落或不结果实）。两性花有许多倒生胚珠, 而功能性雄花胚珠发育异常，皱缩，并表现出不同的退化阶段。石榴花可以包含几个胚珠，胚珠的数量随花的大小而变化，花中胚珠的数量至关重要，因为它会影响石榴的假种皮数量，从而影响果实大小。功能性雄花的过多也会导致由于无法结果实而导致产量下降。了解胚珠数量和发育的调控机制至关重要，因为这些因素有助于决定种子数量和最终产量。尽管模式植物拟南芥中胚珠发育的机制已经阐明，但石榴中的机制仍不清楚。

在先前的研究中，鉴定了INNER NO OUTER（INO）、CRABS CLAW（CRC）和BELL1（BEL1），它们在两性花和功能性雄花中特异表达。然而，石榴胚珠相关基因的功能和胚珠不育的机制尚不清楚。该研究首先观察了石榴两性花和功能性雄花在不同发育阶段胚珠的形态，发现珠被原基在垂直直径为8.1–13.0mm的功能性雄花的胚珠中形成，然后停止发育。当垂直直径为10.1–13.0mm时，在两性花中可以观察到大孢子母细胞，但在功能性雄花中没有。

随后，该研究分析了石榴胚珠不育中胚珠相关基因的表达模式，发现PgCRC mRNA在两性花胚珠发育的关键阶段高度表达。PgCRC和PgINO的异位表达可以增加转基因株系中的种子数量。PgCRC部分互补了拟南芥crc突变体，PgINO成功挽救了拟南芥ino突变体中的种子。Y2H分析、BiFC分析和遗传数据分析的结果表明，PgCRC和PgINO与PgBEL1直接互作。该研究还发现PgCRC和PgINO不能直接与MADS-box蛋白互作，PgBEL1与SEPALATA (PgSEP) 蛋白互作。

该研究证明PgCRC和PgINO在胚珠和种子发育中的作用，并表明PgCRC、PgINO与PgBEL1互作。该研究结果为石榴胚珠发育的遗传调控网络提供了理解。

石榴胚珠和种子发育的模式图

在花中，PgAG和PgWUS协同调节花序分生组织的发育。PgBEL1作为连接PgCRC、PgINO和MADS-box转录因子的分子桥梁，调节胚珠和种子发育。PgCRC、PgINO和PgSTK/PgSEP之间没有直接的蛋白质相互作用；然而，CRC和INO促进了STK和SEP在转基因拟南芥中的表达。实线表示确认的相互作用关系，虚线表示转录水平的调控关系。

原文链接: https://doi.org/10.1093/plphys/kiac554

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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