Plant Physiol | 上海交通大学植物发育团队揭示水稻花粉萌发孔形成新机制

学术 2024-09-14 17:39 北京

萌发孔是开花植物花粉表面的特殊结构，可以帮助花粉折叠、水化和萌发，其数量和形态具有高度的物种特异性。在水稻、小麦和玉米等禾本科粮食作物中，花粉萌发孔的形态高度相似，是在远端分布的单个萌发孔，并由孔环、孔盖和无孢粉素沉积区域构成。萌发孔是禾本科植物花粉萌发不可或缺的结构，缺失或结构缺陷均导致不育。OsINP1和OsDAF1已被报道分别调控水稻花粉萌发孔的起始和孔环结构发育，并且都在花粉母细胞减分结束后的四分体时期呈现极性分布特征。OsINP1在花粉母细胞进入减数分裂期后开始表达，减分结束后的四分体后期聚集到未来萌发孔发育区域，促进质膜突起，抑制前花粉外壁（primexine）物质的沉积，从而阻止花粉外壁在这一区域的形成。OsOsDAF1隶属于凝集素受体激酶家族，也在花粉母细胞中表达。四分体时期， OsINP1与OsDAF1的胞内域结合，将OsDAF1招募到萌发孔区域，参与孔环结构的发育。这些调节因子发生极性分布和调节萌发孔发育的具体机制还有待挖掘。

近日，上海交通大学梁婉琪教授团队在Plant Physiology上发表了题为“A leucine-rich-repeat receptor-like kinase regulates pollen aperture formation in rice”的研究论文。该研究发现了一个富含亮氨酸重复的受体样激酶（LRR-RLK）OsAM1，与OsINP1和OsDAF1相互作用共同调控水稻花粉萌发孔的发育。

该研究鉴定到一个新的水稻花粉萌发孔形成关键调控基因OsAM1，突变体花粉的萌发孔缺失，影响花粉的萌发进而导致完全的雄性不育。OsAM1编码一个富含亮氨酸的受体激酶（LRR-RLK）蛋白，隶属于STRUBBELIG-Receptor Family (SRF)亚家族。该基因在植物中广泛存在，在禾本科植物中都只有一个拷贝。这一家族在拟南芥中的成员SUB、SRF3和SRF4已被报道参与多个器官的生长发育以及与胼胝质相关的防御应答，而OsAM1及其同源的生物学功能尚未被报道。该研究发现OsAM1蛋白与已报道的水稻花粉萌发孔调节因子OsINP1和OsDAF1类似，在花粉母细胞中表达，并在减分结束后的四分体阶段聚集到未来萌发孔的位置，促进萌发孔的发育。蛋白互作分析显示， OsINP1与OsDAF1与OsAM1的不同区域相互作用，而遗传分析结果也表明OsAM1在这一通路中扮演着承上启下的角色（图1）。OsINP1最先发挥作用，在四分体未来萌发孔处的聚集不受OsDAF1或者OsAM1突变的影响；而OsAM1和OsDAF1的聚集却都在osinp1突变体中完全丧失，表明OsAM1和OsDAF1的功能均处于OsINP1的下游。与此同时，OsDAF1的聚集虽然受到了OsAM1突变的影响，但与osinp1中完全无法聚集的情况不同，osam1中OsDAF1依然能够部分聚集，表明OsAM1参与了但并不完全决定OsDAF1的招募，可能作为支架蛋白协同OsINP1共同促使OsDAF1在未来萌发孔位置聚集（图2）。

图1 OsAM1、OsINP1和OsDAF1对其他2个蛋白定位的影响

综上所述，该研究揭示了LRR-RLK蛋白OsAM1通过与OsINP1和OsDAF1相互作用共同调控水稻花粉萌发孔发育的机制，为进一步的探究水稻花粉萌发孔形成和特征建成的机制提供了新的线索。

图2 OsAM1与OsINP1和OsDAF1共同调控水稻花粉萌发孔发育的工作模型

上海交通大学生命科学技术学院梁婉琪教授为本文通讯作者，博士后张旭和韩国釜山大学Yu-Jin Kim教授为论文共同第一作者，博士生谭茜和韩国庆熙大学Ki-Hong Jung教授参与了本研究。该研究得到了国家自然科学基金项目，中国博士后面上项目和教育部111项目创新研究团队等项目的资助与支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae466

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU3ODY3MDM0NA==&mid=2247539550&idx=3&sn=d63e0bd17c2c725b7a150e6251547379

BioArt植物

关注植物科学领域最新研究成果，分享专业解读，提供专家点评，推广科研经验。

New Phytologist | 林盈仲/苏溶真/陈盈岚合作建立木质素单体的系统化化学合成方法，鉴定植物体内木质素单体

Plant Physiol | 西北农林科技大学李征/沈俊俊团队揭示ClDUF21调控西瓜株高的分子机制

Science | 于浩等发现二次有机气溶胶介导植物间互作和防御反应

Mol Plant | 李梦/吴双/李传友合作揭示JA-ABA信号在木质素介导植物伤口愈合中的新机制

Cell Reports | 乔红团队揭示乙烯信号通路介导植物温度响应的新机制

New Phytol | 南开大学张彦/山东农业大学李厦团队揭示Rab5鸟苷酸交换因子Vps9调控花粉管生长的新机制

Plant Physiol | 河南大学张骁团队揭示组蛋白去乙酰化酶GhHDA5调控棉花黄萎病抗性的分子机制

Nature Plants | 张秀任团队揭示正向调控pri-miRNA二级结构的关键因子

PLoS Pathogens | 安徽农业大学陈静团队揭示病毒沉默抑制因子NSs抑制植物生长素合成和免疫反应的新机制

Plant Physiol | 上海交通大学植物发育团队揭示水稻花粉萌发孔形成新机制

安徽农业大学农学院大豆分子育种团队招聘博士后

Science | 董欣年团队揭示过氧化氢在系统性获得抗性建立中的作用机制

New Phytol | 西北农林科技大学麻鹏达/董娟娥团队揭示茉莉酸调控丹参药用活性成分合成和耐盐性平衡的新机制

Plant Physiol | 国际竹藤中心高志民团队揭示竹子木质素生物合成的泛素化调控新机制

Nature Chemical Biol | 中国科学技术大学赵忠团队解析超氧根信号决定干细胞命运的分子机制

Nature Commun | 安徽农业大学/华中农业大学合作揭示稻曲菌分泌性漆酶UgsL抑制水稻免疫的新机制

Plant Physiol | 中科院武汉植物园辛海平团队揭示转录因子VvbHLH036调控葡萄抗寒性的新机制

Cell Research | 曹晓风/陈宇航/杨远柱合作团队揭示水稻温敏不育分子机制

New Phytologist | 山东农业大学巩彪团队解析番茄GABA代谢介导高氮施入下寄主营养免疫和青枯菌致病策略的机理

Plant Physiol | 中国农科院作科所侯文胜团队揭示大豆磷吸收调控新机制

扬州大学陶俊团队揭示转录因子PlWRKY47提高芍药耐高温能力的分子机制

沈阳农业大学齐红岩课题组揭示海藻糖增强甜瓜幼苗耐冷性的新机制

Nature Commun | 上海师范大学杨仲南团队揭示表观遗传调控花药发育的分子机制

Plant Cell | 湖南大学、岳麓山实验室姚瑞枫团队揭示独脚金内酯调控植物开花的新机制

中国农科院作科所揭示BR信号通路调控大豆耐热性的分子机制

PNAS | 山东大学丁兆军团队揭示苯氧乙酸调控大豆根瘤发生的重要新机制

Plant Physiol | 四川农业大学张海琴课题组发现小麦族Y基因组起源于St基因组

Cell Reports | 华中农业大学周道绣/赵毓团队揭示赖氨酸去乙酰化酶调控水稻耐热性的机制

JGG｜山东大学谭保才团队解析玉米PPR21蛋白参与线粒体II型内含子剪接机制

Plant Physiol | 南京农业大学夏爱团队揭示点蜂缘蝽操控植物免疫的新机制

Current Biology | 厉新民等揭示细胞生长如何调节叶片形态对称性及多样化

中国农业大学高俊平团队揭示月季RhRR1-RhSCL28模块促进细胞分裂调控花瓣大小的分子机制

沈阳农业大学代红艳团队揭示苹果生长和胁迫响应平衡的调控新机制

华南农业大学薛红卫团队招聘骨干研究人员、优秀青年人员、博士后

西北农林科技大学郁飞/刘夏燕团队揭示PRL1与RPA2A互作调控植物衰老的分子机制

山东农业大学赵翔宇课题组发现N6-甲基腺嘌呤修饰调控早期玉米籽粒发育

Molecular Cell | 中山大学李陈龙课题组发揭示组蛋白H3K27me3扩散的建立机制

Nature Commun | 中国农业大学徐明良课题组揭示玉米抗粗缩病新机制

Plant Physiol | 沈阳农业大学齐明芳/许涛研究组揭示弱光诱导番茄花脱落的分子机制

Nature Commun | 四川农业大学揭示水稻抗病与产量平衡的调控新机制

Mol Plant | 清华大学方晓峰联合缪岩松、Chodasiewica阐述从结构到功能研究植物中生物大分子凝聚体的观点

Plant Physiol | 华中农业大学李一博课题组发现水稻粒形和产量主效基因GWY10及其调控新机制

山东农业大学高鹏课题组在抚育间伐防护林通过调控不同来源SOC的贡献来降低土壤激发效应和微生物呼吸方面取得新进展

Nature | 利用光遗传学技术解码植物应答信号

专家点评 Dev Cell | 华中农业大学周志鹏/陈小林合作发现tRNA修饰调控稻瘟菌致病力的新机制

PNAS | 东北师范大学/华中农业大学合作发现大豆non-CG DNA甲基化促进大豆光合作用和固氮效率

Cell Reports | 果实品质如何内外兼修？浙江大学果实品质生物学团队揭示红肉桃果实芳香品质丢失的遗传机制

Plant Physiol | 浙江大学果实品质生物学团队发现通过调控苯甲醛代谢可以增强果实香气和抗性

Science Advances | 湖南大学李长圣团队解析一种新型水稻独脚金内酯的生物合成途径和功能

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉