5月28日，南京農業大學萬建民院士團隊在Nature Communications在線發表了題為“OsSRF8 interacts with OsINP1 and OsDAF1 to regulate pollen aperture formation in rice”的研究論文，揭示了OsINP1-OsSRF8-OsDAF1分子模塊調控水稻花粉萌發孔形成的分子機制。
水稻是我國重要的糧食作物之一，提高水稻產量對保障國家糧食安全至關重要。雜種優勢利用能顯著提高水稻產量，而雄性不育系的研究利用是其中關鍵環節。雄性花粉的正常萌發與否直接決定水稻能否正常結實。萌發孔是花粉外壁沉積較少或者完全缺陷的區域，除此之外，水稻花粉萌發孔還包含一個環狀凸起的孔環和蓋狀的孔蓋結構。萌發孔是花粉管生長的起始位點，也是水分進出的通道，完全決定水稻花粉育性。然而，決定花粉萌發孔形成的分子機制并不清楚。
本研究鑒定到一個新的控制萌發孔形成的關鍵基因OsSRF8（STRUBBELIG-receptor family 8）。OsSRF8屬于富亮氨酸重復類受體激酶LRRⅤ亞家族成員，且OsSRF特異存在于禾本科作物。融合互補實驗結果顯示，OsSRF8極性聚集于四分體小孢子遠極端區域。OsSRF8參與調控萌發孔質膜凸起的產生（APMP），從而指導水稻花粉萌發孔的形成。
酵母雙雜交實驗結果發現OsSRF8能夠與OsINP1直接互作，隨后利用Co-IP等多種試驗進行了驗證。遺傳實驗結果表明，OsSRF8與OsINP1在同一通路調控花粉萌發孔形成。進一步的研究發現，OsINP1與OsSRF8共定位于APMP形成區域，并且，OsINP1位于OsSRF8遺傳學上游，可直接招募OsSRF8，兩者共同調控萌發孔的形成。
除此之外，OsSRF8還能與孔環形成關鍵因子OsDAF1互作，并且，OsSRF8-OsINP1復合體通過招募OsDAF1到APMP區域，三者共同參與水稻萌發孔孔環的形成?？傮w而言，OsINP1-OsSRF8-OsDAF1分子模塊不僅加深了對水稻花粉萌發孔形成的理解，而且為研究其他禾本科作物中花粉萌發孔形成提供了基礎。
南京農業大學博士生陳可毅和王啟明為本文共同第一作者，南京農業大學農學院趙志剛教授和萬建民院士為本文通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金重大項目、生物育種鐘山實驗室、江蘇省重點研發計劃等項目的資助。
萬建民院士團隊長期從事水稻雜種優勢利用的基礎研究，十三五以來在水稻雜種優勢利用和生長發育領域取得了一系列的進展，先后在Science、Cell、Nature Communications、PNAS等期刊上發表相關論文。這些研究結果將促進水稻雜種不育機制的闡明，為水稻秈粳交雜種優勢利用提供重要基因資源。
日期：2024-07-18
水稻是我國重要的糧食作物之一，提高水稻產量對保障國家糧食安全至關重要。雜種優勢利用能顯著提高水稻產量，而雄性不育系的研究利用是其中關鍵環節。雄性花粉的正常萌發與否直接決定水稻能否正常結實。萌發孔是花粉外壁沉積較少或者完全缺陷的區域，除此之外，水稻花粉萌發孔還包含一個環狀凸起的孔環和蓋狀的孔蓋結構。萌發孔是花粉管生長的起始位點，也是水分進出的通道，完全決定水稻花粉育性。然而，決定花粉萌發孔形成的分子機制并不清楚。
本研究鑒定到一個新的控制萌發孔形成的關鍵基因OsSRF8（STRUBBELIG-receptor family 8）。OsSRF8屬于富亮氨酸重復類受體激酶LRRⅤ亞家族成員，且OsSRF特異存在于禾本科作物。融合互補實驗結果顯示，OsSRF8極性聚集于四分體小孢子遠極端區域。OsSRF8參與調控萌發孔質膜凸起的產生（APMP），從而指導水稻花粉萌發孔的形成。
酵母雙雜交實驗結果發現OsSRF8能夠與OsINP1直接互作，隨后利用Co-IP等多種試驗進行了驗證。遺傳實驗結果表明，OsSRF8與OsINP1在同一通路調控花粉萌發孔形成。進一步的研究發現，OsINP1與OsSRF8共定位于APMP形成區域，并且，OsINP1位于OsSRF8遺傳學上游，可直接招募OsSRF8，兩者共同調控萌發孔的形成。
除此之外，OsSRF8還能與孔環形成關鍵因子OsDAF1互作，并且，OsSRF8-OsINP1復合體通過招募OsDAF1到APMP區域，三者共同參與水稻萌發孔孔環的形成?？傮w而言，OsINP1-OsSRF8-OsDAF1分子模塊不僅加深了對水稻花粉萌發孔形成的理解，而且為研究其他禾本科作物中花粉萌發孔形成提供了基礎。
南京農業大學博士生陳可毅和王啟明為本文共同第一作者，南京農業大學農學院趙志剛教授和萬建民院士為本文通訊作者。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金重大項目、生物育種鐘山實驗室、江蘇省重點研發計劃等項目的資助。
萬建民院士團隊長期從事水稻雜種優勢利用的基礎研究，十三五以來在水稻雜種優勢利用和生長發育領域取得了一系列的進展，先后在Science、Cell、Nature Communications、PNAS等期刊上發表相關論文。這些研究結果將促進水稻雜種不育機制的闡明，為水稻秈粳交雜種優勢利用提供重要基因資源。
日期：2024-07-18
