水稻花粉发育是一个极其精细的过程，包括雄蕊原基形成、药室壁层的建立、造孢细胞分化、减数分裂、花粉壁形成、配子体有丝分裂以及花粉内含物填充等重要步骤。大量的研究显示，花药绒毡层和花粉壁的发育涉及到各种转录调控和蛋白互作，形成了错综复杂的分子调控网络，其中，转录因子扮演了重要的调控角色。因此，进一步挖掘相关调控因子并明确其遗传途径对于全面解析水稻花粉发育的调控网络具有重要的意义。
近日，实验室李双成/李平教授团队在“The Plant Journal”上发表了题为“Grass-specific ABERRANT MICROSPORE DEVELOPMENT 1 is required for maintaining pollen fertility in rice”的研究论文，揭示了一个未知功能的表达蛋白通过参与水稻绒毡层降解和花粉壁形成进而调控水稻花粉育性的新机制。
研究团队通过EMS诱变分离到了一个雄性不育突变体amd1。该突变体由于绒毡层降解的迟滞和花粉壁bacula结构的缺陷而产生畸形、失活的花粉。通过遗传分析、基因克隆，研究人员发现AMD1编码一个草科植物特有的表达蛋白。AMD1 在不同发育时期花药的孢子体细胞和配子体细胞具有特殊的时空表达模式。
进一步的研究显示，AMD1特异地定位在细胞核中并具有转录激活活性。比较转录组以及基因表达调控分析表明，AMD1 可能通过直接激活两个花粉壁形成关键基因DPW 和OsPKS2 的启动子来参与花粉壁发育。此外，研究人员还发现，AMD1 能与调控绒毡层降解的核心转录因子 TDR互作。这些发现表明，AMD1参与了水稻绒毡层和花粉壁发育的转录调控网络。该研究发现了水稻花粉发育调控的新组分，并为杂交水稻提供了有潜力的不育资源。
实验室李双成教授和李平教授为共同通讯作者，邹挺讲师和在读硕士生熊萍苹为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和四川省重大科技专项等项目资助。
图：amd1的表型及参与的调控网络
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15921
