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mg真人张大兵团队揭示锌指转录因子SRO调控水稻雄蕊和雌蕊发育的分子机制
来源:mg真人在线 发布时间 :2021-12-05  阅读次数 :831

近日,mg真人张大兵教授团队在植物学著名期刊New Phytologist在线发表了题为“SMALL REPRODUCTIVE ORGANS, a SUPERMAN-like transcription factor, regulates stamen and pistil growth in rice” 的研究论文。此项工作系统研究了锌指转录因子SRO(SMALL REPRODUCTIVE ORGANS)调控水稻雄蕊和雌蕊大小的功能和分子机理。mg真人徐伟博士、博士生祝万万和硕士生杨柳为本文并列第一作者,mg真人张大兵教授和西班牙巴仑西亚理工大学Ludovico Dreni博士为论文的共同通讯作者。

植物不同物种之间器官的大小千差万别,器官大小是植物形态建成的一个重要环节并受到精确的遗传调控。器官生长由细胞分裂和细胞扩张两个连续的过程组成,许多遗传调控因子通过影响这两个过程调控器官大小。目前一些调节植物侧器官发育的遗传因子已被确定,但影响水稻生殖器官大小的因子却依然不清楚。

本研究从60Co γ-射线诱导粳稻亚种9522建立的突变体库中分离到了雌雄不育的单隐性突变体sro。与野生型花器官相比,sro突变体雄蕊和雌蕊明显变小,花丝部分或完全融合在异常伸长的花轴上面,暗示SRO基因在调控水稻生殖器官大小和分离中起重要作用。此外组织形态学分析表明sro生殖器官大小的改变是由细胞数目和细胞大小的共同变化引起的。

图1.sro突变体表型

本研究采用图位克隆的方法分离了SRO基因,它编码一个核定位的C2H2型锌指蛋白,是拟南芥转录因子SUPERMAN(SUPERMAN在控制雄蕊和心皮边界的建立和胚珠的发育中起重要作用)的同源基因,两者具有部分保守的表达、功能和调控网络。SRO在雄蕊花丝发育的起始阶段特异表达,通过抑制花丝的细胞分裂,自主性的调节花丝的正确形成和分离,而非细胞自主性的调节雄性和雌性生殖器官的大小(见图2模式图)。转录组分析表明SRO影响水稻花中与细胞分裂、细胞扩张和植物激素信号有关的基因。此外,遗传学分析表明水稻花器官B类基因OsMADS16/SPW1对SRO具有上位性,而SRO与C类基因OsMADS3和OsMADS58协同调节生殖器官和花分生组织发育。总之,本研究通过发育、遗传、组织学和转录组学分析,系统揭示了SRO调控生殖器官大小和器官分离的分子机理,拓展了人们对水稻生殖发育过程中器官形态建成的认识。

 图2.SRO控制水稻生殖器官大小的模式图

本项目受到国家重大研究计划国家自然科学基金(31861163002,31970803和32130006)、中德流动计划项目(21Z031200624/M-0141)以及教育部创新研究团队等项目的支持。

全文链接:pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34761379/