張大兵教授團(tuán)隊(duì)揭示擬南芥花粉壁發(fā)育調(diào)控機(jī)制
?????? 近日，國(guó)際植物重要期刊《THE PLANT CELL》在線發(fā)表了上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院張大兵教授研究團(tuán)隊(duì)在擬南芥花粉壁發(fā)育方面的最新進(jìn)展"ABORTED MICROSPORES Acts as a Master Regulator of Pollen Wall Formation in Arabidopsis"（http://www.plantcell.org/content/early/2014/04/29/tpc.114.122986.abstract）。該研究系統(tǒng)報(bào)道了擬南芥花粉壁關(guān)鍵bHLH類轉(zhuǎn)錄因子ABORTED MICROSPORES（AMS）及其下游基因在花粉壁發(fā)育過(guò)程中的作用和調(diào)控機(jī)理。
?????? 植物花粉壁（exine）是覆蓋在植物雄性生殖細(xì)胞外表面的一層異常堅(jiān)硬的特殊細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，其不僅為雄配子體提供機(jī)械保護(hù)使其免受干燥、環(huán)境壓力和微生物攻擊，對(duì)于包括花粉粘附、識(shí)別、水合作用和萌發(fā)等在內(nèi)的授粉的各個(gè)方面也必不可少。不同物種的花粉粒外壁形態(tài)有較大差異，但其主要成分--孢粉素復(fù)合物的組成成分在進(jìn)化上和功能上是高度保守的，孢粉素復(fù)合物不溶于水或者有機(jī)溶劑，其生物化學(xué)組分很難通過(guò)化學(xué)抽提和測(cè)定的方法獲得。同時(shí)，花粉壁的形成是依賴于小孢子和花藥絨氈層細(xì)胞的共同作用的復(fù)雜生物學(xué)過(guò)程，嚴(yán)格受到許多基因的調(diào)控，其具體的遺傳和生化機(jī)制也尚不清楚，因此，對(duì)于花粉外壁的發(fā)育調(diào)控研究具有重要意義。
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?????? 張大兵教授研究團(tuán)隊(duì)在已有研究工作基礎(chǔ)上（zhang et al., Plant cell, 2006; xu et al., Plant cell, 2010），通過(guò)對(duì)擬南芥花粉外壁形成過(guò)程進(jìn)行深入研究和分析，重新發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子ABORTED MICROSPORES（AMS）的功能，通過(guò)遺傳學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等手段，證明AMS可以通過(guò)調(diào)控至少23個(gè)基因的時(shí)空表達(dá)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)胼胝質(zhì)及初生外壁的合成、孢粉素合成、運(yùn)輸和沉積等一系列重要生命過(guò)程的精確控制，從而控制花粉壁的形成。
?????? 該項(xiàng)研究成果不但對(duì)于闡明植物花粉壁發(fā)育的分子機(jī)理具有重要的理論意義，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)作物雄性不育和雜種優(yōu)勢(shì)利用基礎(chǔ)理論和應(yīng)用方面提供了系統(tǒng)的理論依據(jù)，對(duì)于作物雜交育種提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和智能育種方面等也具有重要的指導(dǎo)意義。
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