生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院張大兵團(tuán)隊(duì)揭示鋅指轉(zhuǎn)錄因子SRO調(diào)控水稻雄蕊和雌蕊發(fā)育的分子機(jī)制
近日，上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院張大兵教授團(tuán)隊(duì)在植物學(xué)著名期刊New Phytologist在線發(fā)表了題為“SMALL REPRODUCTIVE ORGANS, a SUPERMAN-like transcription factor, regulates stamen and pistil growth in rice” 的研究論文。此項(xiàng)工作系統(tǒng)研究了鋅指轉(zhuǎn)錄因子SRO（SMALL REPRODUCTIVE ORGANS）調(diào)控水稻雄蕊和雌蕊大小的功能和分子機(jī)理。上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院徐偉博士、博士生祝萬萬和碩士生楊柳為本文并列第一作者，生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院張大兵教授和西班牙巴侖西亞理工大學(xué)Ludovico Dreni博士為論文的共同通訊作者。
植物不同物種之間器官的大小千差萬別，器官大小是植物形態(tài)建成的一個(gè)重要環(huán)節(jié)并受到精確的遺傳調(diào)控。器官生長(zhǎng)由細(xì)胞分裂和細(xì)胞擴(kuò)張兩個(gè)連續(xù)的過程組成，許多遺傳調(diào)控因子通過影響這兩個(gè)過程調(diào)控器官大小。目前一些調(diào)節(jié)植物側(cè)器官發(fā)育的遺傳因子已被確定，但影響水稻生殖器官大小的因子卻依然不清楚。
本研究從60Co γ-射線誘導(dǎo)粳稻亞種9522建立的突變體庫中分離到了雌雄不育的單隱性突變體sro。與野生型花器官相比，sro突變體雄蕊和雌蕊明顯變小，花絲部分或完全融合在異常伸長(zhǎng)的花軸上面，暗示SRO基因在調(diào)控水稻生殖器官大小和分離中起重要作用。此外組織形態(tài)學(xué)分析表明sro生殖器官大小的改變是由細(xì)胞數(shù)目和細(xì)胞大小的共同變化引起的。
圖1.sro突變體表型
本研究采用圖位克隆的方法分離了SRO基因,它編碼一個(gè)核定位的C2H2型鋅指蛋白，是擬南芥轉(zhuǎn)錄因子SUPERMAN（SUPERMAN在控制雄蕊和心皮邊界的建立和胚珠的發(fā)育中起重要作用）的同源基因，兩者具有部分保守的表達(dá)、功能和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。SRO在雄蕊花絲發(fā)育的起始階段特異表達(dá)，通過抑制花絲的細(xì)胞分裂，自主性的調(diào)節(jié)花絲的正確形成和分離，而非細(xì)胞自主性的調(diào)節(jié)雄性和雌性生殖器官的大?。ㄒ妶D2模式圖）。轉(zhuǎn)錄組分析表明SRO影響水稻花中與細(xì)胞分裂、細(xì)胞擴(kuò)張和植物激素信號(hào)有關(guān)的基因。此外，遺傳學(xué)分析表明水稻花器官B類基因OsMADS16/SPW1對(duì)SRO具有上位性，而SRO與C類基因OsMADS3和OsMADS58協(xié)同調(diào)節(jié)生殖器官和花分生組織發(fā)育。總之，本研究通過發(fā)育、遺傳、組織學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，系統(tǒng)揭示了SRO調(diào)控生殖器官大小和器官分離的分子機(jī)理，拓展了人們對(duì)水稻生殖發(fā)育過程中器官形態(tài)建成的認(rèn)識(shí)。
?圖2.SRO控制水稻生殖器官大小的模式圖
本項(xiàng)目受到國(guó)家重大研究計(jì)劃國(guó)家自然科學(xué)基金（31861163002，31970803和32130006）、中德流動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目（21Z031200624/M-0141）以及教育部創(chuàng)新研究團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的支持。
全文鏈接：pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34761379/
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