近日，華南農業大學生命科學學院、亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室、嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室陳樂天教授課題組在國際知名植物生物學學術期刊《Journal of Integrative Plant Biology》（IF2020=7.061，生物學一區）在線發表題為“OsEDM2L mediates m6A of EAT1 transcript for proper alternative splicing and polyadenylation regulating rice tapetal degradation”的研究論文（論文鏈接：https://www.jipb.net/EN/10.1111/jipb.13167）。該研究發現水稻中一個EDM2類似因子OsEDM2L，通過與已知調控花粉發育的bHLH142和TDR轉錄因子互作，調控EAT1的表達及轉錄本的m6A表觀修飾，以保證轉錄本的正?？勺兗艚雍图游?，進而調控決定花藥絨氈層PCD的天冬氨酸蛋白酶表達和小孢子發育（圖1）。
OsEDM2L調控植物絨氈層PCD和小孢子發育的分子機制
植物雄性不育是雄配子體在發育過程中出現異常導致不能產生正常可育花粉的現象。雄性不育材料在作物雜交育種中具有重要應用價值，可免除去雄，極大提高雜交制種效率，實現商業化應用和推廣。水稻花藥是雄配子形成的器官，其最內層為絨氈層，是連接孢子體與配子體的橋梁。絨氈層細胞在減數分裂階段會精確啟動細胞編程性死亡（PCD）而自我降解，為單核期小孢子的發育提供物質基礎。因此，絨氈層提前或延遲降解均能導致小孢子發育異常。
?。ˋ）突變體osedm2l中水稻絨氈層PCD延遲發生和小孢子敗育；（B）突變體osedm2l中絨氈層PCD調控基因EAT1、OsAP25和OsAP37表達下調；（C）-（D）OsEDM2L與bHLH142和TDR互作；（E）-（F）突變體osedm2l中m6A修飾（E）與可變剪接及加尾（F）異常；（G）OsEDM2L調控水稻雄性生殖發育的工作模型。
該研究發現OsEDM2L是水稻一個與已知的擬南芥EDM2（包含了DNMT1-RFD、3×PHD和N6-腺嘌呤甲基轉移酶類似結構域三種結構域）類似的因子，但OsEDM2L僅包含了一個N6-腺嘌呤甲基轉移酶類似結構域。通過對該結構域進行點突變，將328位的谷氨酰胺和329位的亮氨酸突變為組氨酸，獲得的點突變植株均表現出與osedm2l相同的不育表型，表明N6-腺嘌呤甲基轉移酶類似結構域是OsEDM2L的重要功能結構域。轉錄水平的m6A定量分析結果顯示：突變體花藥中m6A水平顯著下降。在osedm2l突變體中EAT1轉錄本的m6A修飾模式較野生型發生顯著變化，并導致其轉錄本的可變剪接與加尾出現異常，從而造成絨氈層降解延遲和小孢子敗育。該研究發現了一個植物特有的與雄性生殖相關的m6A表觀調控因子并揭示了其潛在的作用機制，對加深水稻雄性生殖發育的表觀遺傳調控的認識具有重要作用。
生命科學學院博士后馬坤為該論文的第一作者，陳樂天教授為通訊作者。劉耀光院士也對該研究工作給予了指導。該研究得到了國家自然科學基金（32001519；32030080）、廣東省基礎與應用基礎研究重大項目（2019B030302006）和博士后面上基金（2020M672653）的資助。（文/生命科學學院趙秀彩）
日期：2021-09-07
