跳到主要內容

水稻花粉孔隙(pollen aperture)的形成機制

 

各種花粉(顏色是人工著色的)。圖片來源:維基百科

你知道植物的花粉表面有小孔嗎?這些孔隙對植物能不能成功受精很重要,因為當花粉落到雌蕊的柱頭上的時候,接下來花粉管就要從這些孔隙中長出來。所以,如果花粉上面沒有這些小孔,花粉就會長不出來,當然也就不可能受精、也就沒有種子與果實啦!

水稻的花粉孔隙是由一個環狀結構(annulus)與一個蓋狀結構(operculum)所構成。其中最重要的步驟則是形成孔隙質膜突起(APMP,aperture plasma membrane protrusion)。

最近的研究發現,水稻有三個基因對花粉表面的孔隙形成非常重要。這三個基因是OsSRF8OsINP1OsDAF1。研究團隊讓這些基因發生突變來觀察少了它們會對水稻造成什麼樣的影響;另外,他們也使用如酵母雙雜交、雙分子螢光互補、免疫共沉澱等技術,來觀察這三個基因之間的互動。

他們發現,缺少OsSRF8的水稻,會出現APMP與花粉孔隙形成的缺陷,導致雄性不育;而缺少OsINP1也會造成花粉表面缺少孔隙;另外,OsDAF1對於花粉孔隙的環狀結構的形成非常重要。

透過實驗,研究團隊發現OsSRF8在早期花藥發育階段就開始表現,在四分體階段被OsINP1招募到預定形成孔隙的區域,促進APMP的形成。而OsINP1OsDAF1則在小孢子母細胞中就有出現,到了四分體晚期階段也開始聚集到預定形成孔隙的區域。

在OsINP1把OsSRF8招募到預定形成孔隙的區域之後,這兩個蛋白質會形成複合體,然後把OsDAF1也招募到APMP區域,造成環狀結構可以形成。由於Ossrf8/Osinp1Ossrf8/Osdaf1雙突變株的性狀與單突變株一樣,這也進一步確認這些基因是在相同的遺傳路徑中發揮功能。

透過對這三個基因的研究,我們對於水稻花粉孔隙的形成有了更深入的了解,這也可以應用在其他穀類作物上。

參考文獻:

Chen, K., Wang, Q., Yu, X. et al. OsSRF8 interacts with OsINP1 and OsDAF1 to regulate pollen aperture formation in rice. Nat Commun 15, 4512 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-48813-0

留言

這個網誌中的熱門文章

怎麼辦到的?變形藤(Boquila trifoliolata)模仿塑膠植物

  左:原來的葉片。右:模仿的葉片。圖片來源: 期刊 之前我們提到過一種奇妙的植物「變形藤」( Boquila trifoliolata ),它原產於南美洲智利中、南部與阿根廷。在2014年就被發現它 為了減少自己被吃 ,發展出奇妙的變形能力:爬到誰身上就長得像誰。 後來在2021年 發現 ,它不只是形狀學得像,連人家身上一大半的細菌都搬過來了。這就奇妙了。 為什麼「變形藤」能夠學得這麼像呢?是寄主植物釋放了揮發性化合物?還是寄主植物跟它進行了基因的交換?還是它真的能「看」? 研究團隊這次用了塑膠植物給它模仿。塑膠植物沒有基因、也不會釋放揮發性化合物,這樣就可以排除前兩個因素了。 結果「變形藤」還是學得維妙維肖,而且,一個月以後,它還學得更像。 難道它真的會「看」嗎?只能說這棵藤本植物真是太奇妙了。 參考文獻: White J, Yamashita F. Boquila trifoliolata mimics leaves of an artificial plastic host plant. Plant Signal Behav. 2022 Dec 31;17(1):1977530. doi: 10.1080/15592324.2021.1977530. Epub 2021 Sep 21. PMID: 34545774; PMCID: PMC8903786.

植物界的變色龍Boquila trifoliolata如何模仿?

  圖片來源: 維基百科 信不信植物界也有變色龍?原產於南美洲智利中、南部與阿根廷的藤本植物 Boquila trifoliolata 在攀爬到其他樹上時,葉片的形狀會從原本的長鈍橢圓形三出複葉改變為宿主植物的形狀;甚至當它從一種植物攀爬到另一種植物時,葉片的型態也會跟著改變。 過去的研究發現, Boquila trifoliolata 之所以做這樣的改變,可能是因為 可以讓它避免被吃 。但是到底「變色龍藤」是怎麼「看」到它攀爬上去的植物長什麼樣子呢? 最近發表在Scientific Report上的研究發現,「變色龍藤」可能是從「宿主」的菌群(microbiota)得到資料。研究團隊收集了「變色龍藤」模仿「宿主」的葉片上的菌群(BR)、沒有模仿「宿主」的葉片上的菌群(BT),以及「宿主」的菌群(RS)。結果發現,沒有模仿「宿主」的葉片上的菌群(BT)與「宿主」的菌群(RS)之間只有共享了79個獨特的OTU(操作分類單元,可能代表細菌的屬或種),但模仿「宿主」的葉片上的菌群(BR)與「宿主」的菌群(RS)之間卻共享了255個獨特的OTU!更有趣的是,沒有模仿「宿主」的葉片上的菌群(BT)與模仿「宿主」的葉片上的菌群(BR)間也只共享了33個OTU。 這個結果顯示了,「變色龍藤」能模仿「宿主」的型態,與它們之間共享的菌群高度相關。但是究竟「變色龍藤」是如何從這些菌群得到資料?這就有待進一步的研究了。 參考文獻: Gianoli, E., González-Teuber, M., Vilo, C. et al. Endophytic bacterial communities are associated with leaf mimicry in the vine Boquila trifoliolata. Sci Rep 11, 22673 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-02229-8

關於蕃薯,你知道你吃的是什麼品種嗎?

蕃薯( Ipomoea batatas )從臺灣人的主食、轉變為副食、又轉變為飼料,最後在養生的風潮下,再度躍上餐桌,成為美食,可有人關心過,我們吃的蕃薯是什麼品種嗎? 圖片來源: 農委會 上面這張照片裡的蕃薯,中間的TN57與TN66,就是台農57號與台農66號,是臺灣最受歡迎的兩種蕃薯喔! 台農57號在1955年由嘉義農試分所將日治時代培育出的台農27號與南瑞苕種(Nancy hall)雜交育成。它黃皮黃肉,目前還是全臺灣產量最大的蕃薯。口感鬆軟,適合烤、煮食或製作薯條。主要產地在雲林、台南、高雄。適合在四~十月間種植。台農57號還曾經隨著農技團飄洋過海到史瓦濟蘭去,協助他們解決糧食問題呢! 至於台農66號呢,就是所謂的紅心蕃薯啦!台農66號是1975年也是由嘉義農試分所選出,1982年正式命名。它是目前栽植最普遍的食用紅肉番薯。在臺灣,幾乎全年皆可栽種,秋冬作五個月可收穫,春夏作四個月就可以收穫囉! 最右邊的台農73號,就是現在所謂的「芋仔蕃薯」啦!它是在1990年以台農62號(♂)x清水紫心(♀)雜交後,在2002年選拔出優良子代CYY90-C17,並於2007年正式命名。由於肉色為深紫色,所以得到「芋仔蕃薯」的暱稱。本品種富含cyanidin 及peonidin 等花青素,具抗氧化功用。 至於常吃的蕃薯葉,則是以桃園2號與台農71號為主,這兩種葉菜蕃薯都不用撕皮就可以直接煮來吃,而且莖葉不易倒伏,方便農民採收喔! 如果您愛吃的是蕃薯的加工食品,如蕃薯餅、蜜蕃薯、蕃薯酥,其實他們大多也是用台農57號與66號來加工的喔! 參考文獻: 蔡承豪、楊韻平。2004。臺灣蕃薯文化誌。貓頭鷹出版。 行政院農委會。 甘藷主題館 。