水稻穗顶部小花退化分子机制研究取得重要进展

2022-01-14 11:32:25作者:罗忆 审稿:吴先军 来源:水稻所 点击数:

  

穗退化现象在水稻生产中时有发生,穗部小花的退化将直接影响到产量的形成。穗部小花退化主要由品种特性决定,同时也受到外界不利环境的影响,是水稻生产中的重大问题。然而,目前关于水稻穗顶部小花退化的遗传和分子机制的研究知之甚少。

近日,四川农业大学水稻研究所吴先军课题组在Journal of Advanced Research上发表了题为“A putative SUBTILISIN-LIKE SERINE PROTEASE 1 (SUBSrP1) regulates anther cuticle biosynthesis and panicle development in rice”的研究论文,论文第一作者为博士后阿福(Asif Ali)。该研究揭示了OsSUBSrP1通过调节水稻蜡质和角质层的发育来维持ROS稳态,在花粉发育小孢子形成中起关键作用,发现了调控水稻穗顶部退化的新机制,为高产品种选育以及在生产上避免因穗顶部退化引起的减产提供了理论基础。

该研究以EMS诱变得到的一份穗顶部小花退化突变体apa1331 (apical panicle abortion1331)为材料,开展了表型鉴定、基因克隆和调控机理的研究。突变体apa1331表现为顶端小穗的退化,无花粉产生及花药角质层缺陷,突变体花药的横切面发现小孢子减数分裂时期开始存在发育缺陷。气相色谱分析表明突变体花药的蜡质和角质层含量明显低于野生型。同时突变体穗顶部活性氧(ROS)和抗氧化剂的稳态遭到破坏,并积累高水平的过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)。利用分子克隆技术发现,apa1331是OsSUBSrP1突变导致的,OsSUBSrP1在幼穗顶部高表达。对野生型和突变体小穗6cm时期的穗顶部材料进行转录组数据分析,突变体材料由于OsSUBSrP1基因突变导致蜡质和角质生物合成基因显著下调,最终影响了穗部发育。

论文链接:A putative SUBTILISIN-LIKE SERINE PROTEASE 1 (SUBSrP1) regulates anther cuticle biosynthesis and panicle development in rice - ScienceDirect



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