上海师范大学杨仲南课题组揭示植物光温敏育性转换的细胞学机制

2021年8月28日，上海师范大学生命科学学院杨仲南教授团队与黄学辉教授课题组合作，于Molecular Plant 在线发表了题为 Non-cell Autonomous Cell Wall Transition Defects Mediate Thermo/photoperiod-sensitive Genic Male Sterility 的研究论文，揭示植物光温敏育性转换的细胞学机制。

https://doi.org/10.1016/j.molp.2021.08.019

自上世纪80年代发现水稻光温敏不育系以来，光温敏不育系已经广泛应用于水稻杂交制种。然而，温度和光照作为共同的环境信号，是如何恢复不同植物不同遗传位点决定的不育系，尚不清楚。杨仲南团队在前期工作中通过拟南芥光温敏不育突变体reversible male sterile (rvms)的研究，揭示了低温或短光照条件下的缓慢发育是植物光温敏育性转换的一个共性机制（Zhu et al., Nat. Plants 6:360-367; Zhang et al., Plant Physiol 184:923-932）。

植物细胞受到细胞壁的保护。减数分裂完成后形成的小孢子包裹在四分体壁（由果胶壁和胼胝质壁组成）中。随着小孢子发育成花粉粒，四分体壁降解，被花粉外壁取代，这个过程被称为小孢子壁的转换期。在这个工作中，研究人员筛选到了一个rvms突变体的恢复系（res2），该突变体能够在常温下恢复rvms的育性。该基因编码一个已报道的负责四分体果胶壁降解的多聚半乳糖醛酸酶QUARTET 3（QRT3）。此前该实验室发现，绒毡层MYB转录因子MS188直接调控孢粉素合成途径基因的表达，负责花粉外壁的合成(Wang et al., Plant Physiol 178: 283-294)。他们发现MS188也直接调控RES2/QRT3的表达。因此，在小孢子发育成成熟花粉过程中，其细胞壁的转换受到绒毡层细胞MS188主导的非自主途径控制（图1）。