日韩欧美亚洲一区精选_研究揭示擬南芥孤兒基因QQS調節花粉發(fā)育的分子機制----中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園

在開(kāi)花植物中，花粉的形成以及隨后的花粉管生長(cháng)和受精在植物的育性中起著(zhù)關(guān)鍵作用，花粉的適當發(fā)育和成熟不僅對種子植物的遺傳多樣性有重要影響，而且對農業(yè)作物生產(chǎn)也有重要作用。植物中孤兒基因的出現可能是植物不斷適應環(huán)境的進(jìn)化結果，其功能可能促進(jìn)植物的生存。近年來(lái)，擬南芥特異性孤兒基因Qua Quine Starch（QQS）在植物發(fā)育和環(huán)境適應中的作用受到越來(lái)越多的關(guān)注。然而，QQS調控花粉發(fā)育的分子機制以及轉錄激活因子如何在這一過(guò)程中促進(jìn)QQS的轉錄仍知之甚少。

中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“版納植物園”）植物基因組演化與次生代謝研究組研究發(fā)現ICE1作為一種關(guān)鍵的轉錄激活因子，正向調節QQS的表達，以提高花粉的萌發(fā)和活力。IDD14通過(guò)促進(jìn)ICE1與QQS啟動(dòng)子的結合輔助促進(jìn)ICE1的功能，并且在這個(gè)過(guò)程中很大程度上依賴(lài)于ICE1。此外，QQS功能受損和異常花藥開(kāi)裂共同影響了ice1-2突變體的花粉發(fā)育和花粉形態(tài)。進(jìn)一步研究表明，ICE1對花粉活性的促進(jìn)作用取決于QQS的功能。QQS調節花粉表面的脂質(zhì)生成，并與長(cháng)鏈脂質(zhì)生物合成的關(guān)鍵酶CUT1相互作用，通過(guò)促進(jìn)CUT1的活性來(lái)協(xié)同調控花粉的脂質(zhì)代謝，最終調節花粉的水合作用和育性。研究結果揭示了QQS通過(guò)ICE1/IDD14-QQS-CUT1途徑促進(jìn)擬南芥花粉萌發(fā)和雄性育性方面的一種新功能。

相關(guān)研究成果以ICE1 interacts with IDD14 to transcriptionally activate QQS to increase pollen germination and viability為題在Journal of Integrative Plant Biology雜志在線(xiàn)發(fā)表。版納植物園植物基因組演化與次生代謝研究組博士后羅蘭迪為論文第一作者，楊永平研究員、孔祥翔副研究員和楊云強副研究員為論文共同通訊作者。該項研究得到了國家自然科學(xué)基金等項目的資助。