研究は被子植物における花粉コート前駆体の生合成と輸送に光を当てる

2023 年 6 月 8 日

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中国科学院、張南南著

中国科学院植物研究所のQi Xiaoquan教授率いる研究者らは、花粉の外皮の生合成と輸送が、区画化された生合成、調整された輸送、および細胞小器官と細胞型間の正確な制御を含む複雑なプロセスであることを系統的に実証した。

このレビューはオンライン版 Nature Plants に掲載されました。

研究者らは以前、タペータム特異的なトリテルペン代謝経路がイネ科の花粉被膜形成を調節していること、およびトリテルペン生合成の重要な酵素であるOsOSC12の機能喪失変異が湿度感受性の遺伝性雄性不稔（HGMS）を引き起こすことを発見した。 ）。

花粉被膜形成のメカニズムの研究は、重要な生殖器官形成の基本的な科学的問題を明らかにするだけでなく、HGMS の遺伝的および分子的メカニズムも明らかにすることができ、貴重な雄性不稔系統と HGMS の利用のための理論的基礎を提供します。作物の雑種強勢。

このレビューでは、研究者らは、異なる受粉タイプを持つ植物種の間で花粉被膜の形態、組成、機能を詳細に比較し、花粉被膜の形態と組成が異なる植物種の受粉様式に関連していることを発見した。明らかな血統特異性。 花粉コートタンパク質および小分子（長鎖および超長鎖脂肪酸とその誘導体を含む）は、重要な花粉コート成分です。

彼らは、花粉コート前駆体の生合成に関与する遺伝子とコードタンパク質を要約し、それらが主に葯発生の中期および後期段階における脂質、フェノール、トリテルペンおよびステロールの代謝に関与していることを確認した。 その中で、トリテルペンとステロールの代謝は種によって大きく異なり、系統特異性の可能性を示しています。

彼らは、葯発生後期の油分に富んだ2つの細胞小器官の形態学的変化に特に注意を払い、単子葉植物と双子葉植物の間のタペータム分解プロセスと花粉壁形成プロセスを細胞レベルで比較した。

彼らはまた、いくつかの差し迫った科学的問題についても議論しました。 たとえば、花粉のコートの正確な成分は何でしょうか? 花粉コート前駆体はどのように合成され、輸送されるのでしょうか? そして、別の発生中に花粉コート前駆体の生合成と輸送はどのように協調して調節されるのでしょうか? これらの疑問は、大規模な植物ゲノムマイニング、単一細胞および空間マルチオミクス、花粉コートタンパク質と代謝物の追跡などの改良された方法で解決されるでしょう。

最後に、作物の雑種強勢利用における、HGMS を有する花粉コート欠損変異体の応用について議論した。 HGMS 系統は、雄性不稔性の雌親として使用して、乾燥地域 (中国の新疆ウイグル自治区など) でハイブリッド種子を生産し、湿気の多い雨の多い地域 (中国南部) で自家受粉することができます。 これにより、二系統ハイブリッド種子生産の地理的範囲が拡大し、植物の雑種強勢を作物生産に広範囲に利用できるようになるだろう。

詳しくは： Yuyuan Qiao 他、被子植物における花粉コート前駆体の生合成と輸送、Nature Plants (2023)。 DOI: 10.1038/s41477-023-01413-0

雑誌情報:自然の植物

中国科学院提供