储成才
车荣会博士 Science China - Life Sciences 文章: 发现调控水稻育性和库大小关键基因 精选
2021-9-21 22:05
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 今天是中秋节,Science China - Life Sciences 在线发表了研究组车荣会博士题为POLLEN STERILITY, a novel suppressor of cell division, is required for timely tapetal programmed cell death in rice的研究文章。

水稻花药发育是由一系列复杂的生物学过程组成,其中绒毡层细胞对花药发育起重要作用。绒毡层细胞需要经历一个细胞程序性死亡(Programmed Cell Death,PCD)的过程来为花粉的成熟提供必需的营养物质。但是,人们对绒毡层细胞PCD过程以及这个过程是如何影响花粉发育的调控机理知之甚少。

中国科学院遗传发育所储成才研究组鉴定到一个花粉不育突变体post (pollen sterility)。研究发现,post突变体花药绒毡层PCD过程受到抑制,使绒毡层降解受到抑制和推迟,导致花粉的败育(图 1)。POST基因编码一个全新的蛋白,仅存在于被子植物中。POST主要在花药发育的第89时期的绒毡层和小孢子中表达。转录组结果表明,POST可能通过脂质代谢过程的参与绒毡层PCDpost突变体除了雄性不育外,其颖壳出现了明显增大,暗示了细胞死亡和细胞分裂存在着一定关联,这一发现为深层揭示绒毡层程序化细胞死亡过程提供了全新的思路。有意思的是,精细调控POST不仅可以保持其花粉育性,且能增大水稻颖壳,增加库的大小,进而提高籽粒产量(图 2)。因此,POST不仅是一个新的调控花粉发育的关键因子,也为作物源库改良的潜在基因,为水稻产量改良提供了一种新的策略。

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图 1绒毡层PCD过程在post突变体中发生延迟,导致绒毡层降解滞后,导致花粉败育。

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图 2POST的精细调控可改良水稻粒重

储成才组已毕业研究生车荣会博士为该论文第一作者,储成才研究员和中国农业科学院作物所童红宁研究员为共同通讯作者,研究获得国家自然科学基金资助。 

推荐阅读:

Che R, Hu B, Wang W, Xiao Y, Liu D, Yin W, Tong H, and Chu C (2021) POLLEN STERILITY, a novel suppressor of cell division, is required for timely tapetal programmed cell death in rice. Science China - Life Sciences. DOI: 10.1007/s11427-021-2011-2.

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