The Plant Journal | 中科院植物所王台研究组与合作者研究揭示水稻花粉育性的新调控因子

作物花粉不育种质材料是杂种优势利用的基础。花粉有结构复杂的细胞壁（主要由孢粉素组成，可分为花粉外壁与内壁），花粉壁赋予了花粉抗生物和非生物逆境的能力，也参与了花粉与柱头细胞的互作与信息交流，是决定花粉活性和功能的重要因素。目前已发现多个影响孢粉素前体生物合成的基因，但所知道的调控因子非常有限。

中科院植物所王台研究组与合作者发现水稻花粉表达的甲基化CpG位点结合蛋白家族成员PEM1 是调控花粉外壁形成的重要调控因子。该基因功能缺失导致花粉外壁无定型加厚，乌氏体异常，进而导致花粉降解。进一步研究发现，该基因功能缺失引起转录抑制、信号转导和细胞壁代谢相关基因表达水平的显著增加，以及孢粉素前体角质和蜡质组分含量的显著增加，这些结果表明PEM1 通过负调控一组基因的表达来调节花粉外壁的发育，可能是花粉发育的主调控因子。序列分析显示PEM1 同源序列在单子叶植物中是保守的，暗示PEM1同源基因在其他单子叶植物花粉发育过程中有类的功能。

该研究揭示了一个新的水稻花粉育性的主调控因子，为深入解析花粉外壁发育的调控网络提供了新的切入点，也为植物雄性育性的遗传操作提供了新的基因元件。

Phenotypes of WT and pem1 anthers and pollen.

该研究成果于近日在线发表在The Plant Journal 期刊上。植物所博士毕业生宋允允为论文的第一作者，王台研究员为通讯作者。该突变体由种康院士研究组惠赠。研究得到了中科院先导专项和国家自然基金资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1111/tpj.15887

本文转载自中国科学院植物研究所

转自：植物生物技术Pbj

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