近日，EON体育4平台梁婉琪研究組在植物花粉發育研究中取得新突破，證明水稻中的凝集素受體激酶OsDAF1和未知功能蛋白OsINP1相互作用共同決定單子葉水稻花粉萌發孔的形成和發育模式🌈🔷。相關研究成果以“Rice pollen aperture formation is regulated by the interplay between OsINP1 and OsDAF1”為題發表於Nature Plants雜誌上。EON体育4在讀博士生張旭和已畢業的趙國超博士為論文共同第一作者，梁婉琪研究員為通訊作者。

花粉是開花植物的雄配子體🎷♣︎，在植物有性生殖、物種繁衍以及糧食生產中扮演重要角色。花粉形態多樣👩‍👩‍👦、具有物種特異性，是植物分類的重要參考依據之一。然而，花粉形態物種多樣性的形成機製不清楚，是植物學領域長期沒有解決的重要科學問題👈🏿。花粉萌發孔是花粉表面沒有堅硬外壁覆蓋的區域🍄🙍🏼‍♂️，在授粉期間具有促進花粉吸水和花粉管萌發的作用。花粉萌發孔特征主要由大小、形狀😬、位置和數量等決定。雙子葉植物花粉最典型的萌發孔是在花粉表面等距平行排列的三個花粉溝組成🎉；而單子葉植物的特征性萌發孔是在遠端分布的單個萌發孔(圖1)。

水稻🎮🪲、玉米、小麥等禾本科的糧食作物具有類似的花粉萌發孔的形態：即由分布在花粉遠端的單個孔狀結構構成🐾。與雙子葉模式植物擬南芥所具有的無花粉外壁覆蓋的溝狀花粉萌發孔相比🧑🏼‍🎄，水稻的花粉萌發孔具有復雜的附屬結構🧑🏽‍✈️。水稻萌發孔中無花粉外壁沉積區域呈環狀🤷🏼，被一圈向外突起的、類似於瓶口的孔環（annulus）結構包圍，中央被蓋子狀的孔蓋（operculum）結構覆蓋(圖1)🎅🏻。然而，長期以來人們一直不清楚雙子葉和單子葉植物中萌發孔的形態和結構差異的具體機製。

圖 1 擬南芥和水稻花粉形態對比

INP1（INAPERTURATE POLLEN1 ）是一個功能未知蛋白🤷🏽，在擬南芥中被證明是花粉萌發孔形成關鍵因子🍲，在萌發孔起始位置聚集🎤，指導萌發孔形成，功能缺失會導致萌發孔不能正常形成😿。在這項最新的研究中🆙，研究人員證明了水稻中的INP1同源基因在單子葉水稻花粉萌發孔形成過程發揮保守的生物學功能，OsINP1在萌發孔起始位置極性定位，指導形成環狀的無外壁覆蓋區域。研究人員進一步發現水稻中OsINP1還可以招募OsDAF1（DEFECTIVE IN APERTURE FORMATION1）到萌發孔位置指導萌發孔外圍孔環結構的形成，而在擬南芥萌發孔中沒有這種結構。OsDAF1蛋白隸屬於凝集素受體激酶家族，當在萌發孔周圍聚集時促進外壁成分沉積骨架分叉，使得更多外壁物質在這些位置沉積形成向外突起的結構(圖2)。

圖 2 OsINP1和OsDAF1協同控製水稻萌發孔形成的作用機製

該研究首次報道了導致不同物種花粉萌發孔形態差異的重要因素🧍🏻‍♂️，為揭示谷類糧食作物花粉發育過程中花粉的表面模式形成♋️、萌發孔極性建立的分子機製提供了新的線索👨🏻‍🦽‍➡️🪮。該研究得到國家重點研發計劃和國家自然基金資助👩🏿‍🚒。

論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41477-020-0630-6