华南植物园揭示RGAT1在GA介导的绒毡层和花粉发育过程中的必要性

近年来，科学家在研究红霉素（GA）信号转导途径的分子机制方面取得了很大进展。简而言之，GA受体通过识别GA并通过SCF复合物招募THERA蛋白而子宫，然后通过26S蛋白酶体降解，从而释放介导GA反应的调节因子。DELLA蛋白是GA信号的传导抑制剂。RGA是DELA蛋白家族的成员。据报道，RGA是控制花卉发育的关键调节剂，GA对花卉发育也至关重要。然而，GA-RGA介导的花药开发中的直接下游基因尚未确定。

中国科学院华南植物园博士后钱倩在侯兴良研究人员的指导下，与新加坡国家科学院院士合作，在研究中通过微阵列分析确定了RGA发展初期的靶基因，并将其命名为RGA靶点1（RGAT1）。通过检测RGAT1在GA相关突变体和rga突变体中的表达，证实GA确实通过THERA蛋白调节RGAT1的表达。染色质免疫沉淀结果表明，RGA通过直接激活RGAT1起作用。组织水平表达结果表明，RGAT1主要表现在花序、幼苗、心皮底部和角果中。在花序中，RGAT1主要表现在8-11开花期的天鹅绒层和小孢子中。

为了探索RGAT1的功能，研究人员使用RNA干扰和人工microRNA干扰技术来获得基因突变。苯类分析表明，突变体在植物的早期阶段会导致严重的退化。有趣的是，由35S引发的过表达植物也会产生类似的表型。扫描和投影镜观察表明，RGAT1和过表达植物的功能丧失可导致天鹅绒毡层的异常发育，导致花粉失效和果实表型短角。在RGAT1敲除和过表达植物中，花粉破坏发生在第10阶段。此外，RGAT1功能的丧失导致天鹅绒层细胞过早降解，而RGAT1的过表达延缓了天鹅绒层细胞的降解。

据报道，天鹅绒层的降解是由程序细胞的死亡引起的。TUNEL分析证实，RGAT1参与了天鹅绒层程序化细胞的死亡，这反过来又影响了天鹅绒层的降解。此外，降低RGAT1的表达可以部分挽救GA缺失的ga1-3突变体中天鹅绒层发育缺陷的表型。研究表明，RGAT1是正常毛毡层和花粉发育所必需的基因。研究结果提高了研究人员对雄性配体发育中GA信号下游靶标的理解，为该领域的探索提供了新的思路。

研究表明，RGAT1是RGA下游作用的直接靶标，在GA介导的天鹅绒毡层和花粉发育中起着至关重要的作用。该研究结果最近发表在国际知名的科学期刊《新植物学家》上。该研究由中国科学院战略性先导科技项目和广东省立项基金和应用基础研究基金资助。相关链接： https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17314

图：野生型RGAT1-RNAi和RGAT1-OV的表型比较。