ATP-柠檬酸裂解酶A亚基（ACLA）通过将转录调控与代谢稳态相结合，调控水稻花粉的发育过程

摘要

ATP-柠檬酸裂解酶（ACL）是一种关键酶，可催化细胞质中乙酰辅酶A（acetyl-CoA）的合成，为脂质代谢和蛋白质修饰提供必需的前体。虽然先前的研究已经表明ACL与水稻花药发育有关，但其在花药层程序性细胞死亡（PCD）和花粉壁形成中的调控作用仍不清楚。在本研究中，我们从Wuyunjing 7水稻品种中鉴定出一种新的ACL等位基因突变体acla。在该突变体中，花药层在减数分裂后期发生过早降解，同时伴有Ubisch小体的缺失、花粉外壁结构紊乱以及小孢子发育受阻。生化检测显示，acla突变体中的ACL酶活性显著降低。转录组分析进一步表明，参与活性氧（ROS）稳态、脂质代谢、泛素化以及细胞死亡相关通路的基因出现了系统性失调。蛋白质-蛋白质相互作用实验确认ACL直接与TDR和PTC1（两种调控花药层PCD的核心转录因子）以及CAD8C（一种参与苯丙素代谢的关键酶）发生相互作用。亚细胞定位和双分子荧光互补（BiFC）实验进一步证明ACL在细胞核内与这些蛋白质共定位并直接相互作用。综合这些结果表明，ACLA可能通过两种途径参与花药发育：一种途径是提供乙酰辅酶A以维持代谢；另一种途径是与与花药层发育相关的转录因子和代谢酶相互作用，从而可能涉及一个转录-代谢协同调控网络。这些发现为理解水稻雄性生育力的分子机制提供了新的实验证据。