山西大學教授研究組發現調控植物花葯發育和花粉成熟的新基因

2020-09-09 高校圈的那些事兒

　　未來網高校頻道9月9日訊（記者 楊子健 通訊員 祁華）開花植物雄性生殖發育的顯著特徵是形成包括花葯在內的雄蕊。花粉發育從花葯孢原細胞的分化開始，經歷小孢子母細胞減數分裂、花粉壁形成、絨氈層退化、花粉有絲分裂等過程達到花粉成熟，隨後花葯開裂釋放出成熟花粉粒。這些過程相對獨立但彼此又緊密聯繫，並受眾多基因的調控。儘管目前已經分離鑑定了許多在花葯和花粉發育過程中起重要作用的基因，人們對控制植物花葯發育和花粉成熟的基因調控網絡的了解仍然不全面，尤其是對協同花粉成熟和花葯開裂的調控途徑仍然很有限，因為只有少數影響這些過程的基因得到鑑定。

　　DUF647家族是在真核生物中廣泛存在但功能未知的一個基因家族。山西大學生物技術研究所趙淑青教授課題組以擬南芥花葯為實驗材料，詳細比較了擬南芥野生型、RUS4基因敲減、過表達等不同株系中花葯發育的細胞生物學過程，通過遺傳學、細胞生物學和分子生物學等手段，證明RUS4可以通過調節花葯藥室內壁次生加厚關鍵基因的表達，來實現對藥室內壁次生加厚過程的精確調控，從而控制花葯開裂。這是在國際上首次報導的有關擬南芥DUF647家族基因RUS4的功能。研究成果於2019年10月1日在Plant Cell Physiol. 雜誌上以封面文章發表（Zhao et al., 2019, 60 (10): 2293–2306. doi:10.1093/pcp/pcz127）。

　　進一步的研究發現，RUS4在花粉成熟過程中也起著重要的作用。研究結果顯示RUS4可能通過調控茉莉酸代謝及信號途徑，從而協同調節花葯開裂和花粉成熟過程。該研究成果於2020年9月1日在Plant Science雜誌在線發表。文章題目為「Knockdown of the DUF647 family member RUS4 impairs stamen development and pollen maturation in Arabidopsis」 。趙淑青教授研究組2020屆研究生陳雅潔為該論文的第一作者，趙淑青教授為通訊作者。

　　該研究工作是關於DUF647家族成員RUS4的一個原創性工作，其研究成果豐富了植物花葯發育和花粉成熟的基因調控網絡，同時也為探索DUF647家族中其它基因的功能提供了新線索，具有重要的科學意義。該研究得到了國家自然科學基金、山西省留學基金和山西省自然科學基金的資助。英國諾丁漢大學Zoe Wilson教授和Alison Tidy博士參與了該項研究工作。

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