作物花粉不育種質(zhì)材料是雜種優(yōu)勢(shì)利用的基礎(chǔ)。花粉有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的細(xì)胞壁（主要由孢粉素組成，可分為花粉外壁與內(nèi)壁），花粉壁賦予了花粉抗生物和非生物逆境的能力，并參與了花粉與柱頭細(xì)胞的互作與信息交流，是決定花粉活性和功能的重要因素。目前，已發(fā)現(xiàn)多個(gè)影響孢粉素前體生物合成的基因，但已知的調(diào)控因子有限。

 

　　中國(guó)科學(xué)院植物研究所王臺(tái)研究組等發(fā)現(xiàn)，水稻花粉表達(dá)的甲基化CpG位點(diǎn)結(jié)合蛋白家族成員PEM1是調(diào)控花粉外壁形成的重要調(diào)控因子。該基因功能缺失導(dǎo)致花粉外壁無(wú)定型加厚，烏氏體異常，進(jìn)而致使花粉降解。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該基因功能缺失引起轉(zhuǎn)錄抑制、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因表達(dá)水平的顯著增加，以及孢粉素前體角質(zhì)和蠟質(zhì)組分含量的顯著增加，這表明PEM1通過負(fù)調(diào)控一組基因的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)花粉外壁的發(fā)育，可能是花粉發(fā)育的主調(diào)控因子。序列分析顯示PEM1同源序列在單子葉植物中是保守的，暗示PEM1同源基因在其他單子葉植物花粉發(fā)育過程中有類似的功能。

 

　　該研究揭示了一個(gè)新的水稻花粉育性的主調(diào)控因子，為解析花粉外壁發(fā)育的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了新的切入點(diǎn)，也為植物雄性育性的遺傳操作提供了新的基因元件。

 

　　近日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在The Plant Journal上。研究得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)和國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。