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    發布時間:2019-07-02 10:50 原文鏈接: 研究揭示miR165/6調控擬南芥花藥結構的分子機制

      6月27日,國際學術期刊Plant Physiology 在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所何玉科研究組題為microRNA166 monitors SPOROCYTELESS/NOZZLE (SPL/NZZ) for building of the anther internal boundary 的研究論文。

      雄蕊(stamen)是開花植物重要的生殖器官之一,由頂端的花藥(anther)和基部的花絲(filament)組成。許多基因參與對花藥發育的調控,它們之間相互協調、相互制約,形成了一個復雜而有序的基因網絡調控花藥形成、小孢子囊發育、花粉形成、花粉開裂等生物學過程。在諸多參與花藥發育的基因中,SPOROCYTELESS/NOZZLE(SPL/NZZ)是調控小孢子囊早期發育的中樞因子,參與孢原細胞的早期增殖和分化過程;WUSCHEL(WUS)被報道調控花藥開裂和隔膜細胞發育的基因。

      何玉科研究組發現miR166g過量表達的半顯性突變體jabba-1D(jba-1D)花藥發育存在嚴重缺陷,小孢子在花藥中側軸的異位形成導致開裂區缺失以及內外側小孢子囊的融合。在花藥發育過程中,miR165/6靶基因PHB的表達重排定義了SPL/NZZ和WUS空間排布,控制了小孢子發生、內外側小孢子囊邊界和開裂區的形成。RNA原位雜交結果顯示與野生型相比,PHB的表達在jba-1D中減弱,SPL/NZZ在中側軸內外小孢子囊邊界區異位表達,而本應在中側軸表達的WUS則檢測不到任何雜交信號;相比之下,miR165/6靶基因PHB的功能獲得性突變體phb-7D中PHB表達增強,SPL/NZZ表達區域縮減;WUS表達增強,在部分花藥內側某個角落異位表達,而該角落結構出現發育受阻的現象。

      為了進一步揭示miR165/6靶基因PHB與SPL/NZZ之間的遺傳關系,獲得了phb-7D jba-1D、phd-7D spl和 phd-7D spl-D/+雙突變體。掃描電鏡顯示phb-7D回復了jba-1D的花藥不開裂表型;半薄切片顯示phb-7D jba-1D雙突變體花藥內外側小孢子囊之間能夠形成分隔。phd-7D spl展現出與spl相似的花藥缺陷,而phd-7D spl-D/+則部分回復phb-7D的表型,表明SPL/NZZ對PHB具有遺傳上位性。凝膠阻滯實驗表明PHB直接結合SPL/NZZ的啟動子。染色質免疫共沉淀的結果證實PHB在體內可以分別與SPL/NZZ和WUS的啟動子結合。糖皮質激素誘導表達體系結果顯示PHB受誘導表達后抑制下游基因SPL/NZZ的表達,激活WUS基因的表達。因此,在花藥發育過程中miR165/6靶基因PHB分別通過調控下游基因SPL/NZZ和WUS的空間分布決定了小孢子發生、內外側小孢子囊邊界和開裂區的形成(如圖)。

      分子植物卓越中心李曉榮和練恒為該論文的共同第一作者,何玉科為通訊作者。該研究得到科技部國家重點研發計劃和國家自然科學基金的經費資助。

      論文鏈接

    miR165/6調控花藥內外小孢子囊邊界形成的模式圖

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