新加坡國立大學俞皓研究組揭示控制水稻花藥開裂的分子機制

植物雄性的育性對於植物繁殖和人工選擇育種至關重要。 在雄蕊發育的後期，花藥開裂釋放出成熟的花粉粒用於授粉，受精以及形成種子。對於開花植物，花藥開裂是植物有性繁殖的的先決條件，並且這一過程受到嚴格的調控，以確保花藥開裂，花粉成熟和雄蕊伸長同步進行，促進花粉—柱頭相互作用並在合適的時間完成受精。之前的研究發現，在擬南芥中，茉莉酸（JA）和生長素協調控制雄蕊的晚期發育。JA生物合成或信號傳導突變體通常是雄性不育的，因為花藥不能正常開裂。研究已表明生長素途徑作用於JA途徑的上游以協調控制花藥開裂和花粉成熟。在水稻缺失突變體（缺失 DIOXYGENASE FOR AUXIN OXIDATION），由於生長素不能被氧化，生長素水平升高，從而導致花藥中JA含量降低，最終影響花藥的開裂。因此，對於開花植物來說，花粉有絲分裂過程中下調生長素水平對促進花藥開裂和花粉成熟是必需的。 然而，在花藥中生長素水平的調控機制依然未知。

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2018年6月18日，新加坡國立大學生物系及淡馬錫生命科學研究所俞皓研究組在Nature Plants在線發表了題為「OsFTIP7 determines auxin-mediated anther dehiscence in rice」的研究論文，揭示了水稻中生長素介導的控制花藥開裂的分子機制。研究結果為創製激素敏感型的雄性不育系提供了新的途徑。

在這項研究中，研究人員發現在水稻花粉有絲分裂前OsFTIP7（FT-INTERACTING PROTEIN 7, multiple C2 domain and transmembrane region protein）在花藥中高度表達。OsFTIP7促進轉錄因子OSH1（Oryza sativahomeobox1,class I Knotted1-like homeobox (KNOX) protein）的核定位。進一步研究發現，花藥晚期發育過程中OSH1可以直接抑制生長素生物合成基因OsYUCCA4的表達，由此在花粉有絲分裂過程中下調生長素水平，控制花藥開裂的時間，從而在水稻開花過程中及時釋放成熟的花粉粒。

Regulation of auxin biosynthesis in anthers by OsFTIP7-mediated nucleocytoplasmic translocation of OSH1.

綜上，該研究揭示了水稻中生長素介導的控制花藥開裂的分子機制。OsFTIP7功能喪失後，花藥不開裂，而花粉活力正常，形成了獨特的雄性不育表型，對於隨後的育性恢復提供了可能。因此，該研究也為創製激素敏感型的雄性不育系以用於雜交育種提供了新的途徑。

據悉，浙江大學生命科學學院毛傳藻教授和農業與生物技術學院甘銀波教授也參與了該項研究。

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