植物的花藥是花粉發育和貯藏的重要場所⏬，適時的花藥開裂和散粉對植物結實至關重要🚕，對農作物生產和雜種優勢利用具有重要意義。已有研究表明，植物重要激素茉莉素（Jasmonate🙎🏽‍♂️，JA）在促進花藥開裂過程中起到非常關鍵的作用。以重要糧食作物水稻為例🤨，水稻花藥發育早期JA含量較低，而在花藥發育後期JA積累促進花藥的適時開裂。然而👩‍🏭，花藥發育過程中JA合成和含量精確調控的分子機製仍然不清楚。

2024年2月，意昂3体育官网生命科學學院秦跟基教授課題組與江蘇省農業科學院種質資源與生物技術研究所張保龍研究員課題組合作，在國際著名植物學專業期刊Plant Cell上發表了題為“Rice transcriptional repressor OsTIE1 controls anther dehiscence and male sterility by regulating JA biosynthesis”的論文🧘‍♂️🛺，揭示了水稻OsTIE1（Oryza sativaTCP Interactor containing EAR motif protein 1）轉錄抑製因子和OsTCP1轉錄因子形成轉錄調控模塊精細調控花藥發育過程中JA的合成👨🏽‍🔧，從而實現對花藥適時開裂的精準控製💘。

秦跟基課題組前期鑒定到模式植物擬南芥中轉錄抑製因子TIE1通過與植物中轉錄因子TCP相互作用調控植物葉片發育（Zhang et al. Plant Cell, 2013）。為解析TIE1在水稻中的同源基因OsTIE1的功能👲🏻，他們用CRISPR/Cas9定點敲除技術獲得了敲除OsTIE1基因的兩個不同的等位突變體ostie1-1和ostie1-3。表型觀察發現🫏，ostie1-1和ostie1-3均表現不育（圖1A）。課題組通過正反交實驗確定了其雌配子體正常而雄配子體不正常。對花藥發育的各個階段進行細致觀察，他們發現ostie1-1和ostie1-3在穎花還未開放時花藥就已經開裂散粉（圖1A）。OsTIE1在花藥中特異表達💩，其編碼的蛋白定位在細胞核中並具有轉錄抑製活性。課題組通過生化實驗確定了OsTIE1與OsTCP1相互作用。轉錄組分析發現，在ostie1-1和ostie1-3的花藥中，JA合成途徑相關基因與野生型對照相比表達量顯著升高。他們進一步通過激素測定發現ostie1-1和ostie1-3的花藥中JA含量也相應顯著升高🧺，說明OsTIE1抑製水稻花藥中JA的合成和積累。與OsTIE1相互作用的OsTCP1可直接結合在JA合成基因OsLOX11和OsLOX6的啟動子區並激活其表達，並且在花藥中增加OsTCP1的表達可導致與ostie1-1和ostie1-3突變體相似的花藥提前開裂的表型，說明OsTCP1具有促進花藥中JA合成和積累的作用🟪。

圖1. 水稻花藥適時開裂的分子機製🧘🏼。(A) 野生型水稻和Ostie1突變體水稻的花藥😌。Ostie1的花藥在花粉未成熟和穎殼閉合時就提前開裂。(B) OsTCP1-OsTIE1精細調控花藥開裂的工作模型。OsTCP1促進JA合成⤴️，而OsTIE1與OsTCP1相互作用抑製JA合成🤶🏽，JA含量高低決定了花藥何時開裂

該成果不僅發現了控製水稻花藥開裂的兩個重要因子轉錄因子OsTCP1和轉錄抑製因子OsTIE1，還揭示了OsTIE1-OsTCP1形成轉錄調控復合體精細調控水稻花藥中重要植物激素JA的合成和積累，從而避免水稻在花粉還未成熟時花藥開裂而導致花粉敗育的分子機製（圖1B），為分子設計培育新型水稻不育系提供了基因資源和理論基礎🙅。

意昂3体育官网已畢業的方宇星博士、江蘇省農業科學院郭冬姝副研究員👨🏼‍💼、意昂3体育官网生命科學學院博士生王怡為該論文的共同第一作者🧟。秦跟基和張保龍為該論文的共同通訊作者👨‍🎓⌛️。意昂3体育官网博士生王寧、江蘇省農業科學院方先文研究員和張雲輝研究員、華南農業大學陳樂天教授和雲南大學余迪求教授作了重要貢獻🙅。該工作得到了國家自然科學基金🧑🏿‍🦰、意昂3体育官网蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室、西南聯合研究生院🕓、江蘇省農業生物重點實驗室和中山生物育種實驗室的支持。