摘要
花药是植物雄性生殖器官雄蕊的主要组成部分，花药花粉囊内的花粉成熟后从花药中释放出来，完成受精作用。近年来的研究揭示了开花植物花药发育生理过程如花药细胞分裂与分化、雄性减数分裂、花药壁PCD、花粉发育过程物质代谢与转运以及花药开裂等方面的一些关键调控因子，然而这些调控因子间的协同作用机制还不是很清楚。水稻是最重要的作物之一，也是植物学研究的模式植物。F-box基因是植物中最大的基因家族，在植物的激素信号转导途径、生长发育、胁迫响应等过程中发挥重要作用，然而目前关于F-box基因在水稻生殖发育特别是在花药发育中的作用了解还非常少。水稻穗部发育过程的基因芯片分析，发现一个在穗部高表达的F-box基因，为研究这个F-box基因功能，订购了相应的T-DNA插入突变体，表型观察发现该突变体结实率降低，因此将该突变体命名为ags1-1(aberrant grain-setting1)。AGS1功能缺失突变体ags1-1及其等位突变体均具有结实率降低的表型，说明结实率降低的表型是由AGS1突变导致的。此外，对突变体的花器官和种子灌浆过程的观察表明，突变体结实率降低不是由种子灌浆过程以及雌蕊发育异常导致的。组织特异性表达分析表明AGS1在水稻的即将成熟的花药以及雌蕊中大量表达。对突变体成熟的花粉I2-K1染色表明，突变体的花粉育性显著降低，细胞学的观察表明突变体花药绒毡层降解受阻，小孢子无法发育为成熟花粉。AGS1编码两个转录本并翻译为AGS1.1和AGS1.2，AGS1.1和AGS1.2的亚细胞定位均表现遍在分布的特征。AGS1编码推定的F-box蛋白，通过酵母双杂交技术和免疫共沉淀(Co-IP)实验证明:AGS1.1可以与水稻OSK家族成员互作，表明AGS1可能通过参与形成SCF复合体降解靶蛋白行使功能。通过对野生型(WT)以及ags1-1花药基因芯片分析以及qRT-PCR的验证:大量与绒毡层PCD、花药发育转录调控以及碳水化合物代谢相关基因差异表达，说明AGS1的敲除导致水稻花药发育相关基因表达的异常。免疫共沉淀和质谱鉴定得到OSK1蛋白以及其它花药特异表达蛋白。综上，本研究的结果表明水稻F-box蛋白AGS1通过参与形成SCF复合体，间接调控花药发育相关基因的表达。AGS1的敲除导致花药发育异常，进而导致水稻结实率降低的发生。
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