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玉米花粉的高表达基因与邻近转座子协同调控花粉发育和受精
日期:2020-05-18 作者:未知 来源:莱肯生物 点击:
 植物受精是一个复杂精细的过程。花粉细胞通过花粉管生长并依赖复杂信号的精确导航将2个精子输送到胚囊,在多条花粉管激烈竞争的环境下,只有最早到达胚珠孔的花粉管才能进入雌配子体完成受精。可见花粉的基因表达对精子的传递和受精至关重要。
    花粉发育过程中存在着转座子的动态表达,不同转座子会产生不同小RNA,调控不同的基因表达。在转座子丰富的玉米中,转座子在花粉发育过程中的表达动态有待研究。美国俄勒冈州立大学 John E.Fowler 团队利用 RNA-seq 技术测量了玉米雄穗原基、小孢子、成熟花粉和精子细胞四个雄性生殖阶段的基因转录谱。
    研究人员发现,与拟南芥花粉中转座表达不同,玉米早在小孢子期就存在转座子转录现象,成熟花粉和精子细胞均存在高表达基因和邻近转座子间的协调表达。研究者测量了 50 多个在花粉营养细胞、精子细胞和幼苗(对照)中高表达的基因突变,结果表明,植物细胞中高表达基因与花粉功能之间存在相关性。研究人员还发现,20%以上的花粉营养细胞基因突变都与转座有关,因为突变时转录表型呈现非孟德尔分离。玉米 gex2 基因是目前检测到的唯一对花粉健康发育
有贡献的精子细胞基因。研究人员在富含 ZM gex2 的精子细胞中发现突变等位基因,并以此作为父本杂交时,这些突变基因会导致种子发育不正常,这意味着gex2 在受精过程中起作用。
这项研究证明,花粉转座子和花粉基因的表达协同调控花粉发育和受精。
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