OsMS188 Is a Key Regulator of Tapetum Development and Sporopollenin Synthesis in Rice.
OsMS188 Is a Key Regulator of Tapetum Development and Sporopollenin Synthesis in Rice.
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OsMS188 是水稻绒毡层发育和孢粉质合成的关键调节因子
DOI：
10.1186/s12284-020-00451-y
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发表时间：
2021-01-06
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Yang ZN
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Han Y;Zhou SD;Fan JJ;Zhou L;Shi QS;Zhang YF;Liu XL;Chen X;Zhu J;Yang ZN
在花药发育过程中，绒毡层为花粉发育提供必需的营养和物质。在水稻中，已经从雄性不育系中克隆出了绒毡层发育和花粉壁形成所必需的多种转录因子和酶。结果在本研究中，我们通过CRISPR-Cas9方法获得了几条MYB转录因子osms188被敲除的细胞系。theosms188系表现为雄性不育表型，绒毡层发育异常，变性，缺性层，花药角质层缺陷。CYP703A3、CYP704B2、OsPKS1、OsPKS2、dpwandabcg15是水稻孢粉素合成和转运相关基因。这些基因突变的植物是雄性不育的，有缺陷的性层和花药角质层。进一步的生化分析表明，OsMS188直接结合这些基因的启动子来调节它们的表达。UDT1、OsTDF1、TDR、bhlh142和deat1是水稻绒毡层发育的上游调控因子。电泳迁移转移实验（emsa）和激活实验显示TDR直接调控esossms188的表达。此外，蛋白质相互作用实验表明，TDR与OsMS188相互作用，调节下游基因表达。结论OsMS188是绒毡层发育和花粉壁形成的关键调控因子。本研究建立的基因调控网络将为今后水稻和其他作物的育性调控研究提供参考。
BackgroundDuring anther development, the tapetum provides essential nutrients and materials for pollen development. In rice, multiple transcription factors and enzymes essential for tapetum development and pollen wall formation have been cloned from male-sterile lines.ResultsIn this study, we obtained several lines in which the MYB transcription factorOsMS188was knocked out through the CRISPR-Cas9 approach. Theosms188lines exhibited a male-sterile phenotype with aberrant development and degeneration of tapetal cells, absence of the sexine layer and defective anther cuticles.CYP703A3,CYP704B2,OsPKS1,OsPKS2,DPWandABCG15are sporopollenin synthesis and transport-related genes in rice. Plants with mutations in these genes are male sterile, with a defective sexine layer and anther cuticle. Further biochemical assays demonstrated that OsMS188 binds directly to the promoters of these genes to regulate their expression.UDT1,OsTDF1,TDR,bHLH142andEAT1are upstream regulators of rice tapetum development. Electrophoretic mobility shift assays (EMSAs) and activation assays revealed that TDR directly regulatesOsMS188expression. Additionally, protein interaction assays indicated that TDR interacts with OsMS188 to regulate downstream gene expression.ConclusionOverall, OsMS188 is a key regulator of tapetum development and pollen wall formation. The gene regulatory network established in this work may facilitate future investigations of fertility regulation in rice and in other crop species.
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