唐孝炎/邓兴旺团队鉴定调节水稻花粉发育的新基因

植物花粉外壁含有复杂的脂肪族脂类和酚类生物聚合物。先前的研究表明脂质代谢和合成对花粉发育极其重要尽管GDSL酯酶/脂肪酶已被报道在植物生长发育和各种胁迫反应过程中具有重要作用，但其在水稻花粉发育中的作用仍不清楚

近日，华南师范大学唐孝炎课题组与深圳作物分子设计与育种研究所、华南理工大学邓兴旺教授团队在JIPB在线发表了题为“GDSL酯酶/脂肪酶OS GELP 34和OS GELP 110/OS GELP 115对水稻花粉发育至关重要”的研究论文本研究通过筛选水稻EMS诱变的突变体库，结合RNA-seq和CRISPR位点特异性基因敲除技术，对调控花粉外壁发育的3个新基因OsGELP34、OsGELP110和OsGELP115进行了详细的鉴定和分析。它们编码GDSL酯酶/脂肪酶蛋白，属于GDSL样家族。

OsGELP34基因

的克隆及功能验证本研究通过筛选水稻EMS突变体库获得了一个雄性不育突变体OsGELP34。其花粉外壁发育异常，影响花粉发育的几个关键调控基因的表达。OsGELP34基因编码一种位于内质网的蛋白质，主要在花粉外壁形成过程中的花药中表达。此外，通过对花药发育过程的转录组分析，本研究还发现了另一个在花粉母细胞减数分裂过程中高度表达的GDSL样基因OsGELP110。通过同源序列比对，发现OsGELP110也具有高度同源的基因OsGELP115。OsGELP110和OsGELP115基因的序列与OsGELP34基因的序列有很大的不同，它们的进化关系也很遥远。与OsGELP34不同，OsGELP110和OsGELP115蛋白都位于过氧化物酶体中。仅敲除OsGELP110或OsGELP115基因不会影响男性生育能力；同时，OsGELP110和OsGELP115基因的敲除影响花粉外壁的发育，导致植物完全雄性不育。osgelp34突变体和osgelp110/osgelp115双突变体都表现出雄性不育性，但它们的花药表现出不同的发育缺陷，这表明OsGELP34、osgelp110和osgelp115是调节水稻花粉外壁发育的关键因子，它们可能在花粉外壁发育过程中催化不同的底物。本研究不仅揭示了GDSL酯酶/脂肪酶在水稻花粉发育中的作用，而且为杂交水稻育种提供了新的雄性不育系基因资源。

OsGELP110和OsGELP115基因影响花粉发育。近年来，

唐孝炎课题组和邓兴旺教授团队致力于“广三系”杂交水稻育种技术的研究、开发和应用。OsNP1是应用于广三系技术的第一个核不育基因(PNAS，2016)随后，该小组鉴定了一系列新的核雄性不育基因，并在不久的将来发表了相关的研究成果。唐孝炎教授团队以硕士研究生张慧慧、博士后王梦龙和硕士研究生李义奇为合著者，唐孝炎教授、邓兴旺教授和徐春觉博士为合著者。