近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室莊楚雄研究員團(tuán)隊(duì)在國際知名學(xué)術(shù)期刊New Phytologist（IF2020=10.151，生物學(xué)1區(qū)）在線發(fā)表了題為“A cytosolic pentatricopeptide repeat protein is essential for tapetal plastid development by regulating OsGLK1 transcript levels in rice”的研究論文（論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18105）。該研究揭示了PPR蛋白可以調(diào)控核編碼轉(zhuǎn)錄因子mRNA的降解，同時(shí)揭示絨氈層質(zhì)體發(fā)育與絨氈層PCD和降解的關(guān)系。

 

　　五肽重復(fù)序列蛋白（pentatricopeptide repeat protein, PPR），主要定位于質(zhì)體或線粒體中，在參與RNA代謝和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控細(xì)胞器基因表達(dá)中發(fā)揮功能。然而，PPR蛋白是否調(diào)控細(xì)胞核編碼基因的表達(dá)尚不清楚。我們的研究發(fā)現(xiàn)了水稻中的一個(gè)PPR蛋白，OsCPPR1在花粉發(fā)育中的功能。與大多數(shù)其它PPR蛋白相比，OsCPPR1定位于細(xì)胞質(zhì)中。下調(diào)OsCPPR1的表達(dá)導(dǎo)致絨氈層細(xì)胞質(zhì)體發(fā)育異常，細(xì)胞程序性死亡（PCD）過程延長，絨氈層降解過程延長，花粉育性顯著降低。

 

　　通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，在OsCPPR1表達(dá)下調(diào)的植株中，編碼調(diào)控質(zhì)體發(fā)育和維持的轉(zhuǎn)錄因子OsGLK1的表達(dá)顯著高于野生型。此外，在RNA免疫共沉淀和RNA電泳凝膠阻滯實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，OsCPPR1與OsGLK1 mRNA的單鏈區(qū)域結(jié)合。且RLM-5′ RACE和RNA穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明OsCPPR1能降解OsGLK1 mRNA。值得注意的是，敲除OsGLK1基因的表達(dá)能夠部分恢復(fù)OsCPPR1基因敲除植株的花粉育性，而OsGLK1基因過表達(dá)植株也表現(xiàn)出與OsCPPR1基因敲除植株相似的質(zhì)體發(fā)育異常和絨氈層降解延遲。綜上，我們的研究表明OsCPPR1通過直接調(diào)節(jié)OsGLK1 mRNA的降解，從而控制水稻花藥質(zhì)體的發(fā)育和絨氈層的PCD與降解過程。

 

　　華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士后鄭少燕、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所董景芳助理研究員、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士生盧靜沁為該論文的共同第一作者，莊楚雄研究員為論文的通訊作者。英國約翰英納斯研究中心（John Innes Centre, Department of Cell and Developmental Biology）的丁一倞研究員，于昊澎博士參與了部分工作并給予了指導(dǎo)。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院的孫京臣教授也對該研究工作給予了指導(dǎo)。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項(xiàng)目、中國博士后基金的資助。