Исследование проливает свет на биосинтез и транспорт предшественников пыльцевой оболочки у покрытосеменных растений

8 июня 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Чжан Наньнань, Китайская академия наук

Исследователи под руководством профессора Ци Сяоцюаня из Института ботаники Китайской академии наук систематически продемонстрировали, что биосинтез и транспорт пыльцевой оболочки представляют собой сложные процессы, включающие разделенный биосинтез, скоординированный транспорт и точную регуляцию между органеллами и типами клеток.

Обзор был опубликован в Интернете в журнале Nature Plants.

Ранее исследователи обнаружили, что специфичный для тапетума метаболический путь тритерпенов регулирует образование пыльцевой оболочки у Poaceae, а мутация потери функции в OsOSC12, ключевом ферменте биосинтеза тритерпенов, приводит к чувствительной к влажности генной мужской стерильности (HGMS). ).

Изучение механизма образования пыльцевой оболочки может не только прояснить основной научный вопрос формирования важных репродуктивных органов, но также генетические и молекулярные механизмы HGMS, обеспечивая ценные линии с мужской стерильностью и теоретическую основу для использования Гетерозис культур.

В этом обзоре исследователи провели детальное сравнение морфологии, состава и функции пыльцевой оболочки у видов растений с разными типами опыления. Они обнаружили, что морфология и состав пыльцевой оболочки связаны со способами опыления разных видов растений. четкая родословная специфика. Белки и небольшие молекулы оболочки пыльцы, включая жирные кислоты с длинной и очень длинной цепью и их производные, являются важными компонентами оболочки пыльцы.

Они суммировали гены и кодирующие белки, участвующие в биосинтезе предшественников пыльцевой оболочки, и подтвердили, что они в основном участвуют в метаболизме липидов, фенолов, тритерпенов и стеринов на средних и поздних стадиях развития пыльников. Среди них метаболизм тритерпенов и стеринов широко варьировал у разных видов, что указывает на возможную специфичность линии.

Они сравнили процессы деградации тапетума с образованием пыльцевых стенок между однодольными и двудольными на клеточном уровне, уделив особое внимание морфологическим изменениям двух обогащенных маслом органелл на поздней стадии развития пыльников.

Они также обсудили ряд актуальных научных вопросов. Например, каковы точные компоненты пыльцевой оболочки? Как синтезируются и транспортируются предшественники пыльцевой оболочки? И как скоординировано регулируются биосинтез и транспорт предшественников пыльцевой оболочки во время другого развития? Эти вопросы будут решены с помощью усовершенствованных методов, таких как обширный анализ генома растений, одноклеточная и пространственная мультиомика, а также отслеживание белков и метаболитов оболочки пыльцы.

Наконец, обсуждалось применение мутантов с дефектом пыльцевой оболочки с HGMS для использования гетерозиса сельскохозяйственных культур. Линии HGMS можно использовать в качестве родительских женских растений с мужской стерильностью для производства гибридных семян в засушливых районах (таких как Синьцзян, Китай) и для самоопыления во влажных и дождливых районах (южный Китай). Это позволит расширить географию производства двухлинейных гибридных семян и широко использовать гетерозис растений в растениеводстве.

Больше информации: Ююань Цяо и др., Биосинтез и транспорт предшественников пыльцевой оболочки у покрытосеменных растений, Nature Plants (2023). DOI: 10.1038/s41477-023-01413-0