水稻转录激活因子OsZNHIT3调控绒毡层程序性死亡与花粉外壁形成的作用机制

来自国内的研究团队针对水稻花药发育中绒毡层程序性死亡(PCD)与花粉外壁(exine)形成的调控机制展开研究。通过鉴定雄性不育突变体exa1，发现其编码的Zf-HIT家族蛋白OsZNHIT3作为转录激活因子，通过调控PTC1和EAT1基因表达影响绒毡层PCD时序及外壁(sexine/nexine)分层结构，为作物育性调控提供新靶点。

　　

在水稻生殖发育过程中，绒毡层细胞程序性死亡(PCD)的精准时序与花粉外壁(exine)的组装对配子体发育至关重要。研究人员发现雄性不育突变体exine abnormal 1(exa1)表现出花药白化、花粉败育等表型，其绒毡层PCD延迟且外壁结构异常——外层雕纹层(sexine)变薄而内层基层(nexine)增厚。

分子鉴定揭示EXA1编码一个新型锌指蛋白OsZNHIT3，该蛋白在绒毡层和小孢子中特异性表达，通过其新发现的C端结构域发挥转录激活功能。将EXA1与抑制域SRDX融合表达的转基因植株出现相似表型，进一步验证其转录激活特性。

遗传分析显示，exa1突变体中PTC1(绒毡层持续因子1)和EAT1(永恒绒毡层1)等关键基因表达显著下调。通过启动子pEXA1驱动PTC1或EAT1表达可部分恢复突变体的花药形态、花粉结构及外壁分层比例，证实EXA1位于PTC1/EAT1调控通路的上游。这项研究首次阐明Zf-HIT家族蛋白通过转录激活机制协调绒毡层PCD与花粉壁发育的分子开关作用。