花粉母细胞高表达转录因子在花粉发育中功能研究

Through analysis of the expression microarray data of rice pollen mother cell, we identified several genes which are expressed highly in pollen mother cell of Oryza sativa. These genes are candidates for meiosis regulation..We further verified the expression patterns of several genes during rice anther development by in situ hybridization. Among these genes,a few putative transcription factors were chosen and their mutant lines were obtained from Korea. In this project we propose to isolate the pollen mother cells of these mutants by laser capture microdissection and using microarray to compare the transcriptome difference from the wild type plants. In addition,combined with biochemical,genetic and bioinformatic approaches,we aim to elucidate the transcriptional regulation network during the rice reproductive development.

通过对水稻花粉母细胞表达谱数据的分析，得到了数个在花粉母细胞中高表达的基因，它们有可能参与调节减数分裂。我们进一步通过原位杂交验证了这几个基因在水稻花药发育过程中的表达模式。选择其中被预测为转录因子的基因，从韩国突变体库中得到该基因的水稻突变体，在本项目中，我们拟采用激光显微切割的方法得到突变体的花粉母细胞后进行水稻芯片杂交，通过与野生型水稻花粉母细胞芯片数据的比较，揭示花粉母细胞高表达转录因子在水稻花粉发育过程中的调控功能，并进一步通过生化、遗传及生物信息学手段研究水稻的生殖发育。

本项目在前期水稻花粉母细胞转录组分析的基础上，筛选到一个水稻花粉母细胞高表达的bHLH类型转录因子。针对该转录因子，获得其插入突变体，详细分析发现突变体花粉母细胞的分裂出现严重不同步且无花粉形成，其纯合体表现不育。另外突变体的绒毡层降解滞后。且突变体中有部分减数分裂相关基因的表达水平发生变化，提示该bHLH转录因子参与调控水稻减数分裂进程。进一步采用激光显微切割的方法得到突变体的花粉母细胞后进行水稻芯片杂交，通过与野生型水稻花粉母细胞芯片数据的比较，以及定量反转录PCR和原位杂交等验证，鉴定出一系列在花粉母细胞中受该转录因子调控的基因，其中包括了多个与激素代谢相关基因和减数分裂相关基因。对于这些基因的进一步研究将帮助理解该转录因子在水稻雄性减数分裂中的调控作用。