植物所2018年度重要科研进展之八——揭示三萜代谢物形成机制及调控水稻湿敏雄性不育的机理

植物合成结构各异的20多万种代谢产物，其中萜类代谢物多达2万种以上。这些代谢物不仅在植物生长发育及环境适应性方面具有重要的作用，很多三萜类代谢物还是中药的主要有效活性成分，有着极高的应用价值。

漆小泉研究组在水稻中鉴定出一种新的三萜合成酶——籼稻醇合酶，该酶产生一种新型椅式-半椅式-椅式构象的五环三萜代谢物，其中3个关键位点的氨基酸残基影响第4个氨基酸残基（Tyr257）的空间方向，从而决定产物构象。

2,3-氧化鲨烯环化酶（OSC）的3个关键位点决定产物的构象及结构（C-sC-C: 椅式-半椅式-椅式， C-B-C: 椅式-船式-椅式，Parkeol: 帕克醇，Orysatinol：籼稻醇）

研究还发现，水稻中另一种三萜化合物的合成酶禾谷绒毡醇合酶功能缺失，导致花粉包被中亚麻酸、棕榈酸和硬脂酸的含量明显减少，使得花粉粒迅速失水而失去萌发力；突变体表现为湿度敏感型雄性核不育，在相对湿度低于60%的环境中表现为不育，而在湿度高于80%的环境中完全可育。

三萜代谢途径调控花粉包被形成及水稻湿敏雄性不育。A、禾谷绒毡醇合酶（OsOSC12/OsPTS1）引导的代谢途径调控花粉包被中脂肪酸积累的模式图（花药发育第9-12时期）；B、湿敏雄性不育突变体（E157）在干燥和高湿环境的结实稻穗。

这是继水稻光／温敏雄性不育材料之后的又一新型条件雄性不育材料。由于禾谷绒毡醇代谢途径普遍存在于禾本科植物，通过该研究的方法和技术，有望获得其他禾本科作物的湿敏雄性不育材料，开创作物两系杂交育种和杂种优势利用的新篇章。

相关成果见于：New Phytol., 2018, 218: 1076-1088; Nat. Commun., 2018, 9: 604

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