细胞色素P450家族蛋白在植物发育和适应环境中发挥关键作用。CYP86A是P450家族蛋白的一个分支，具有脂肪酸ω羟化酶活性。在拟南芥中的研究发现，该亚家族蛋白与软木脂的合成相关。然而CYP86A亚家族蛋白在水稻中的功能仍然未知。近日，我院唐晓艳教授课题组在知名植物学期刊《The Plant Journal》发表题为“Regulation by distinct MYB transcription factors defines the roles of OsCYP86A9 in anther development and root suberin deposition”的研究论文，揭示了OsCYP86A9基因通过两种不同的调控途径而参与花药发育和软木脂合成的分子机制。

该研究通过筛选籼稻黄华占EMS诱变突变体库，获得一个结实率下降的突变体，其突变基因为OsCYP86A9。该基因编码脂肪酸ω羟化酶，在花药绒毡层和小孢子以及根内皮层和外皮层中均有表达，其蛋白定位于内质网。OsCYP86A9基因功能缺失会导致雄性部分不育以及根中软木脂沉积减少。细胞学分析表明OsCYP86A9参与花药绒毡层的降解以及花粉外壁的形成，花粉外壁的主要成分为孢粉素，提示OsCYP86A9参与孢粉素的生物合成。苏丹红7B和荧光黄088染色表明oscyp86a9突变体根中软木脂的含量下降，提示OsCYP86A9参与根中软木脂的生物合成。

图1 oscyp86a9突变体表型分析

OsMYB80是调控孢粉素生物合成的关键因子，OsCYP86A9在osmyb80突变体花药中几乎不表达，荧光素酶报告实验(Dual-LUC)和凝胶迁移实验(EMSA)表明OsMYB80能够与OsCYP86A9启动子的MYB结合基序结合，从而激活OsCYP86A9的表达，促使OsCYP86A9参与孢粉素的生物合成。在根中，qRT-PCR分析发现OsCYP86A9在野生型和osmyb80突变体根中的表达水平没有显著差异，表明OsCYP86A9在根中的表达不受OsMYB80调控，而是由其他转录因子调控。OsMYB41、OsMYB93a和OsMYB76在拟南芥中的同源基因参与根中软木脂的形成，OsCYP86A9在osmyb41、osmyb93a和osmyb76突变体根中的表达量均有所下调，Dual-LUC和EMSA实验表明OsMYB41、OsMYB93a和OsMYB76能够与OsCYP86A9启动子的MYB结合基序结合，从而激活OsCYP86A9表达，促使OsCYP86A9参与根中软木脂的生物合成。OsMYB41、OsMYB93a和OsMYB76在花药中的表达量极低，其突变后植株育性正常，表明OsMYB41、OsMYB93a和OsMYB76在花药中未参与调控OsCYP86A9的表达，而是在根中调控OsCYP86A9的表达。

图2 OsMYB80、OsMYB41、OsMYB93a和OsMYB76直接调控OsCYP86A9的表达

综上所述，OsCYP86A9是水稻花药发育和根中软木脂合成的关键基因。在花药中，OsCYP86A9受OsMYB80调控而参与花粉外壁发育；而在根中，OsCYP86A9受OsMYB41，OsMYB93a和OsMYB76转录因子调控，参与软木脂合成。这两条组织特异性的调控途径赋予了OsCYP86A在不同生物学过程中的功能。该研究拓宽了人们对OsCYP86亚家族基因在植物生殖发育和根发育中的功能及其作用机制的认识。

华南师范大学生命科学学院博士研究生黄小燕为本论文第一作者，华南师范大学生命科学学院唐晓艳教授和吴建新老师为共同通讯作者。广西大学夏继星教授和广东省农业科学院李国良研究员等参与了该工作，华南农业大学刘耀光教授赠予了CRISPR/Cas9系统相关质粒。本研究得到了广东省基础与应用研究重大项目（2019B030302006）、广东省自然科学基金（2021A1515010507和2021A1515011111）和岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心项目（AGIS-ZDXM202202）的资助。

论文链接：http://doi.org/10.1111/tpj.16722

撰稿人：吴建新

审稿：周爽、高彩吉

• 发布时间：
• 2024-04-20 18:16:00 来源：华南师范大学生命科学学院 点击： 收藏本文

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