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Plant Physiology:水稻热激蛋白OsHSP60-3B作用于高温胁迫下雄性育性的维持

已有 1819 次阅读 2023-3-14 23:29 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Rice HEAT SHOCK PROTEIN60-3B maintains male fertility under high temperature by starch granule biogenesis

第一作者Sen Lin

第一单位上海交通大学

通讯作者Wanqi Liang


 ABSTRACT 

背景回顾Heat stress has a deleterious effect on male fertility in rice (Oryza sativa), but mechanisms to protect against heat stress in rice male gametophytes are poorly understood. 


主要发现Here, we have isolated and characterized a heat-sensitive male-sterile rice mutant, heat shock protein60-3b (oshsp60-3b), that shows normal fertility at optimal temperatures but decreasing fertility as temperatures increase. 


结果1-hsp60-3b突变表型High temperatures interfered with pollen starch granule formation and ROS scavenging in oshsp60-3b anthers, leading to cell death and pollen abortion. 


结果2-HSP60-3B热胁迫响应及过表达表型In line with the mutant phenotypes, OsHSP60-3B was rapidly upregulated in response to heat shock and its protein products were localized to the plastid. Critically, overexpression of OsHSP60-3B enhanced the heat tolerance of pollen in transgenic plants. 


结果3-HSP60-3B互作蛋白FLO6We demonstrated that OsHSP60-3B interacted with FLOURY ENDOSPERM6 (FLO6) in plastids, a key component involved in the starch granule formation in the rice pollen. Western-blot results showed that FLO6 level was substantially decreased in oshsp60-3b anthers at high temperature, indicating that OsHSP60-3B is required to stabilize FLO6 when temperatures exceed optimal conditions. 


结论We suggest that in response to high temperature, OsHSP60-3B interacts with FLO6 to regulate starch granule biogenesis in rice pollen and attenuates ROS levels in anthers to ensure normal male gametophyte development in rice.

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 摘 要 

热胁迫对于水稻的雄性育性具有有害作用,但是水稻雄配子体的热胁迫抗性机制仍不清楚。本文中,作者分离并鉴定到了一个热敏感的水稻雄性育性突变体oshsp60-3b,其在适宜温度下表现出正常的育性,但是在温度升高时育性降低。高温会干扰oshsp60-3b突变体花药中花粉淀粉粒的形成以及ROS清除,导致细胞死亡和花粉败育。与突变体表型一致的是,OsHSP60-3B在响应热胁迫时快速上调,并且其蛋白产物定位于质体。过表达OsHSP60-3B基因能够增强转基因植株花粉的热耐受性。作者发现OsHSP60-3B能够在质体中与水稻花粉淀粉粒形成关键组分FLO6发生互作。Western-blot结果显示,高温下oshsp60-3b突变体花药中FLO6蛋白水平大幅降低,表明OsHSP60-3B能够在温度不适宜的条件下维持FLO6蛋白稳定性。作者提出水稻OsHSP60-3B能够响应高温与FLO6互作以调控花粉中的淀粉粒生物发生,同时降低花药中的ROS水平,从而保证雄配子体的正常发育。




** 梁婉琪 **


个人简介:

1991-1995年,南京大学,学士;

1995-1998年,中科院上海植物生理生态研究所,硕士;

1998-2005年,上海农科院生物技术研究中心,助理研究员;

2001-2006年,中科院上海植物生理生态研究所,博士;

2005年-至今,上海交通大学,助理研究员、副教授、研究员。


研究方向

1. 水稻生殖发育学:研究水稻开花、花序和花器官特征决定及形态建成、雌雄配子发育等过程的分子机制;

2. 植物表观遗传学:研究植物中microRNA的表达调控机制以及在植物发育过程中的表观遗传调节机制。


doi: https://doi.org/10.1093/plphys/kiad136


Journal: Plant Physiology

Published date: March 02, 2023


Cite:
Sen Lin, Ze Liu, Shiyu Sun, Feiyang Xue, Huanjun Li, Askar Tursun, Lichun Cao, Long Zhang, Zoe A Wilson, Dabing Zhang, Wanqi Liang. Rice HEAT SHOCK PROTEIN60-3B maintains male fertility under high temperature by starch granule biogenesis. Plant Physiology, 2023. DOI: https://doi.org/10.1093/plphys/kiad136



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