植生生態所揭示水稻轉錄因子MADS29調控種子發育的分子機制

　　近日，《植物細胞》(The Plant Cell)雜志在線發表了中科院上海生命科學研究院植生生態所植物分子遺傳國家重點實驗室薛紅衛研究組的最新研究成果——轉錄因子MADS29調控水稻種子發育中母體組織的降解(2012. 10.1105/tpc.111.094854)。

　　水稻種子是人類重要的食物來源，其發育涉及一個復雜的調控網絡，其中轉錄因子發揮了關鍵作用。MADS轉錄因子家族成員是植物花器官發育的重要調控因子，已有的研究表明，幾乎所有的水稻MADS基因都在種子中表達，但對MADS家族成員參與水稻種子發育調控的研究結果仍比較少。

　　在這項研究中，研究組基于前期的表達譜研究基礎，分析得到了一個在水稻生殖發育階段優先表達的轉錄因子MADS29。細致分析表明，MADS29在花藥、胚珠和種子中均表達，且在受精后的母體組織表達量最高。MADS29的反義轉基因植株呈現種子皺縮、淀粉粒形態異常、灌漿速率下降等表型。通過解剖學切片、末端轉移酶標記實驗和全基因組表達譜芯片分析等，研究人員證明了MADS29通過調控程序化死亡(PCD)過程促進珠心細胞和珠心突起處的降解。進一步的體外凝膠阻滯實驗顯示，MADS29能夠通過直接結合程序化死亡相關基因的啟動子區域而調控其表達，進而影響胚乳發育。

　　這些結果鑒定了一個參與珠心細胞和珠心突起處降解的調控因子，證實這兩處組織的降解是水稻種子正常灌漿的前提，并且提示了生長素(IAA)信號在母體組織降解和胚乳發育中的作用，有助于進一步了解水稻種子發育特別是胚乳發育調控的分子機制。

　　該項工作得到國家科技部、農業部和中國科學院的經費支持。

　

(A)RNA原位雜交分析顯示MADS29在胚、珠心細胞和珠心突起處空表達。(B) MADS29反義轉基因植株的種子發育異常。(C) MADS29調控種子發育的可能機制。