梁婉琪研究員研究小組揭示水稻花藥發(fā)育新機(jī)制
?????? 植物學(xué)國際權(quán)威期刊《植物細(xì)胞》（The Plant Cell）于2014年4月23日在線發(fā)表了上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院梁婉琪研究員領(lǐng)銜的研究小組在水稻花藥發(fā)育研究方面的最新進(jìn)展《The rice basic helix-loop-helix transcription factor TDR INTERACTING PROTEIN2 is a central switch in early anther development 》。
?????? 花粉在植物雄性生殖器官花藥中發(fā)育成熟，早期花藥原基中造孢細(xì)胞通過一系列的細(xì)胞分裂、分化過程，形成花粉的前體細(xì)胞-小孢子母細(xì)胞和圍繞在外面的三層營養(yǎng)組織。這三層營養(yǎng)組織和最外層表皮對小孢子母細(xì)胞起到重要的保護(hù)作用，同時(shí)為其發(fā)育提供必要的物質(zhì)和營養(yǎng)保障，一旦營養(yǎng)組織和表皮不能正常發(fā)育將會影響花粉的形成，最終可能會導(dǎo)致雄性不育系的產(chǎn)生。
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?????? 梁婉琪帶領(lǐng)研究小組分離鑒定到了水稻中一個(gè)新的bHLH家族轉(zhuǎn)錄因子TIP2，該基因參與控制花藥發(fā)育早期花藥壁內(nèi)三層細(xì)胞的分裂分化行為。TIP2在早期花藥營養(yǎng)細(xì)胞層中特異表達(dá)，tip2突變體花藥壁的內(nèi)三層不能正常分化,后期中層和絨氈層不能正常降解,導(dǎo)致小孢子母細(xì)胞發(fā)育停滯。在內(nèi)三層營養(yǎng)細(xì)胞層分裂完成后，TIP2通過激活另一個(gè)bHLH轉(zhuǎn)錄因子TDR，并與TDR形成蛋白復(fù)合體促進(jìn)絨氈層的細(xì)胞分化。在小孢子母細(xì)胞完成減數(shù)分裂后，TIP2促進(jìn)第三個(gè)bHLH轉(zhuǎn)錄因子EAT1的基因表達(dá)，TDR與EAT1形成新的蛋白復(fù)合體調(diào)節(jié)絨氈層的程序性死亡過程。該項(xiàng)研究揭示了水稻花藥中由三個(gè)bHLH蛋白TIP2, TDR和EAT1組成的級聯(lián)調(diào)控體系，該體系在水稻花藥壁細(xì)胞層分化、發(fā)育和降解等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)中起到轉(zhuǎn)換開關(guān)的作用。
?????? 花藥發(fā)育和花粉形成是植物完成世代交替的重要環(huán)節(jié)，認(rèn)識植物花藥發(fā)育的分子機(jī)制，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作物雜交育種具有重要意義。該項(xiàng)研究工作進(jìn)一步豐富了對植物生殖發(fā)育機(jī)制和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的理解，也為水稻的雜交育種提供了新的基因資源。
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