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水稻所李双成和李平课题组在水稻花粉发育方面取得新进展

2022-05-05 00:00:00

来源: 水稻所

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高等植物独特的花粉壁结构和模式,对于花粉育性至关重要。阿拉伯半乳糖蛋白(AGPs)广泛分布于各类植物细胞,而类成束糖蛋白(FLAs)是一类在植物生长发育中起重要作用的AGPs,但目前对FLAs在水稻生殖发育过程中的功能知之甚少。近日,JIPB(中科院一区TOPIF=7.061)在线发表了我校水稻所李双成和李平课题组题为“DEAP1encodes a fasciclin-like arabinogalactan proteinrequired for male fertility in rice”(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jipb.13271)的研究论文。该研究发现水稻中一个FLA家族蛋白成员DEAP1参与了水稻花粉外壁发育和萌发孔环形成。

该研究发现DEFECTIVE EXINE AND APERTURE PATTERNING1(DEAP1)突变导致特异雄性不育,细胞学显示突变体小孢子发育过程异常,绒毡层降解轻微延迟,花粉外壁形成具有缺陷,且萌发孔环变得扁平。定位克隆显示,DEAP1编码一个III类植物FLAs成员,可能通过分泌途径锚定在细胞膜上,具有糖基化的趋势,且在花粉发育过程中特异、动态地在生殖细胞和绒毡层表达。在deap1突变体中,与花粉外壁、萌发孔和绒毡层发育相关的众多已知基因转录水平显著降低。进一步研究发现,DEAP1可能通过与拟南芥萌发孔相关因子D6 PROTEIN KINASE-LIKE3的两个同源蛋白OsD6PKL3s互作,直接影响水稻花粉萌发孔的建成。

李双成和李平课题组近年来在水稻生殖发育领域取得了一系列进展,克隆了大量涉及水稻雄性、雌性和雌雄育性调控的关键基因,并详细揭示了部分基因的遗传调控途径,为水稻生殖发育机制解析和新型不育种质创制奠定了基础。本研究进一步揭示了水稻花粉发育的新机制,也为FLAs在植物生殖发育中的功能提供了新认识。博士生周丹和邹挺讲师为该论文的共同第一作者,李双成教授和李平教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、杂交水稻国家重点实验室开放课题和四川省科技厅项目等资助。

图:DEAP1基因的突变表型、表达特征及蛋白互作鉴定