中科院华南植物园侯兴亮揭示RGAT1在GA介导的绒毡层和花粉发育过程中的必要性学术资讯

来源：植物生物学

2021年3月3日，中科院华南植物园侯兴亮研究员团队在国际著名期刊New Phytologist发表题为“A novel Arabidopsis gene RGAT1 is required for GA‐mediated tapetum and pollen development”的研究论文。该研究揭示了RGAT1是RGA下游作用的直接靶点，并且在GA介导的绒毡层和花粉发育中起着至关重要的作用。

研究背景

近年来，科学家在赤霉素（GA）信号转导途径的分子机制研究中取得了很大进展。简要来说，GA受体通过识别GA，并通过SCF复合物招募DELLA蛋白进行泛素化，并随后通过26S蛋白酶体降解，从而释放介导GA反应的调节因子。DELLA蛋白是GA信号的传导阻遏物。RGA是DELLA蛋白家族的一个成员。据报道，RGA是控制花药发育的关键调节子，而GA对于花药发育也至关重要。但是，GA‐RGA介导的花药发育中的直接下游基因仍有待鉴定。

主要结果

在本研究中，研究者通过微阵列分析鉴定到了RGA发育早期的靶基因，并命名为RGA Target 1（RGAT1）。通过检测GA相关突变体以及rga突变体中RGAT1的表达情况，证实：GA的确通过DELLA蛋白调节RGAT1的表达。染色质免疫沉淀结果显示，RGA通过直接激活RGAT1发挥作用。组织水平表达结果显示，RGAT1主要在花序，幼苗，心皮底部和角果中表达。在花序中，RGAT1主要在花药阶段8-11期间的绒毡层和小孢子中表达。

为了探究RGAT1的功能，研究者使用RNA干扰和人工microRNA干扰技术，获得了该基因的突变体。表型分析显示，突变体导致植株早期产生严重的败育情况。有趣的是，35S启动的过表达植株也产生了相类似的表型。扫描电镜和投射电镜观察显示：RGAT1的功能丧失和过表达植株均能导致绒毡层发育异常，从而产生花粉败育和短角果的表型。在RGAT1敲除和过表达植株中，花粉败育发生在第10阶段。并且，RGAT1功能丧失导致绒毡层细胞过早降解，而RGAT1的过表达则延迟了绒毡层细胞的降解。

据报道，绒毡层的降解是由于程序性细胞死亡所引起的。TUNEL分析证实，RGAT1参与了的绒毡层程序性细胞死亡，进而影响绒毡层的降解。此外，降低RGAT1的表达可以部分挽救GA缺失的ga1-3突变体中的绒毡层发育缺陷的表型。