aBIOTECH | 许操课题组综述番茄雄性生殖发育调控网络和雄性不育的应用和挑战

植物育性对开花植物的产量和遗传多样性是至关重要的。雄性育性依赖雄蕊器官发育和成熟花粉粒形成，该过程是一个高度复杂且对外界各种不利环境极其敏感的过程。番茄（Solanum lycopersicum L.）是一种起源于热带的重要喜温蔬菜作物。研究番茄花粉发育过程的精细调控网络对抗性品种的培育以及稳定番茄产量有重要意义。

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所许操课题组在aBIOTECH发表了题为“Molecular regulation of tomato male reproductive development”（点击题目阅读全文）的综述论文。

文章首先总结了番茄雄蕊发育过程及细胞学特征，包括雄蕊原基起始分化，花粉母细胞通过连续减数分裂和有丝分裂过程产生的成熟花粉。根据已有的雄性不育突变体的发现研究，比较了番茄和其他植物雄性育性的调控通路及保守机制。

Fig 1. Schematic overview of tomato anther and pollen development

此外，随着全球气候变化，非生物学逆境成为限制作物生产的关键因素。植物雄性生殖发育对高温，冷害，干旱和盐胁迫等高度敏感。非生物胁迫严重影响雄性器官的形态，结构和代谢过程，从而导致花粉败育并限制有性生殖过程。文章回顾了番茄雄蕊发育对非生物胁迫的响应及调控机制。

Fig. 2 Regulatory pathway of the tomato anther and pollen development in response to abiotic stress

最后，作者总结了基于 "二合一 "策略的育种计划，通过CRISPR技术在番茄栽培种中快速创制雄性不育系；同时对耐逆性状优异的野生种进行从头驯化，减少性状导入的时间成本，实现了野生种和栽培种优异性状整合的“双减”和种质资源的高效利用，加速了耐逆育种进程。同时强调了雄性不育基因番茄杂交育种中的机会和挑战。

该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金以及博士后创新人才计划的支持。中国科学院遗传与发育生物学研究所博士后杨丹丹为论文第一作者，许操研究员为通讯作者。

阅读原文：https://link.springer.com/article/10.1007/s42994-022-00094-1