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来源：中国人寿
单子叶植物的生殖细胞中产生大量的21-和24-nt，它们与动物中的piRNA类似，参与雄配子的发育，特别是在极端温度下的生育力调节，但相关的合成机制和功能调控却知之甚少。
中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓峰课题组在《中国生活》发表题为《1d bond 22-nt to for low-male in Rice》的研究论文，揭示其可以从花药壁细胞移动到花粉母细胞，通过结合22-nt miRNA介导的合成维持水稻低育性。
在这里，我们鉴定了一种水稻（Oryza）冷诱导（AGO）蛋白，它负责在低温下产生和维持雄性生育能力； 功能丧失会导致低温雄性不育，并与花药发育过程中绒细胞的延迟程序性细胞死亡有关。
文章报道，它是冷诱导的，其突变体在低温下表现出雄性不育性，并在绒毡层中延迟程序性细胞死亡。 此外，主要结合 21-nt 和 22-nt miRNA，触发和介导生物发生。 此外，研究表明水稻可以作为移动蛋白加载并产生丰富的24-nt，这也直接表明在花药发育过程中花药壁细胞和减数分裂细胞之间存在移动信号。 但目前尚不清楚是否还有其他 AGO 与之相关。
研究表明，在不同环境条件下，它对男性生育能力起着至关重要的作用。 然而，它们如何应对低温仍然未知。
生物发生因子的缺陷导致几种植物物种的雄性不育（Lee et al., 2021; Liao et al., 2019; Liu et al., 2020a），这表明在雄性生殖发育中具有保守的作用。
结果：
功能丧失导致雄性不育体温过低
该研究在起始阶段使用生长室在28°C和22°C的日平均温度（DAT）下处理WT和三个无效等位基因，分别模拟北京夏季的常温（NT）和海南冬季的低温（LT）。
与 NT 相比，WT 和 NT 之间没有明显的发育差异；
在LT条件下，所有三个突变体都表现出收缩和缩短的雄蕊，其中含有扭曲的花粉粒（图1C）。
结果表明，水稻花药发育需要低温。
使用 TUNEL 测定检查 DNA 片段化，观察 TUNEL 荧光信号变化。
在 WT 中，第 8b 阶段的发作持续到第 9 阶段简述雄配子体的发育过程，并在第 10 和 11 阶段减弱或消失（图 1D）。
相反，在LT时，-1中的绒毡层细胞在第8b和9阶段显示很少或没有TUNEL信号，并且在肿胀的绒毡层细胞以及在第10和11阶段仅观察到微弱信号（图1D）。
结果表明-1花药绒毡层细胞的PCD在低温下延迟。
图1
冷诱导表达
为了确定它本身是否对低温有反应，研究通过定量 rt-PCR（图 2B）和蛋白质印迹（图 2C）证明了 LT 和 NT 条件下 WT 中明显的冷诱导表达模式（图 2A）。
此外，还进行了免疫染色测定求医网资讯，并在NT和LT条件下源自花药的减数分裂细胞中观察到与α相关的免疫荧光信号（图2D）。 然而，LT 处的平均信号强度（65.82 ± 6.96，n = 12）显着高于 NT 处的平均信号强度（39.00 ± 5.52，n = 12）（图 2D）。
这些结果表明mRNA和蛋白质水平都是冷诱导的，这与其在水稻孕穗期低温育性中的重要作用是一致的。
图2
结合 22-nt miRNA 和 21-nt
为了鉴定与 N-NT 相关的 sRNA，我们使用特异性抗体进行了免疫沉淀 (IP)，并对 co-IP sRNA 进行了测序。 与总sRNA模式相比，21-和22-NT sRNA在NT和LT的-IP群体中高度富集（图3A），这表明21-和22-nt sRNA的结合。 此外，从图3C中可以发现，重叠和温度特异性结合的sRNA主要是21-nt（~80%）和一些miRNA（~1%）。
图3
结合并介导生物发生
为了确定功能丧失对生产的影响，我们比较了 WT 和 -1 中的 sRNA 积累。
结果表明，WT和-1之间的小RNA谱在NT和LT条件下没有表现出总体大小偏差； 而在-1时，我们发现21-nt的水平降低了约60%，NT条件下的中位RP20M为88.48/198.28（-1/WT），而LT条件下的RP20M为80.67/215.32； 而24-nt则减少了约70%（NT条件下的位数为46.67/179.36，而LT条件下的位数为42.80/140.23（图4B、C）。
图4
减数分裂过程中蛋白质从花药壁细胞迁移到减数分裂细胞
发育花药的原位分析表明，mRNA在花药壁细胞中特异性表达（图5A）；
使用抗抗体进一步进行免疫荧光，确认了（图5C）的定位。
这表明蛋白质在减数分裂期从周围的花药壁细胞移动到减数分裂细胞。
为了了解运输的目的，通过原位杂交研究了-sRNA的空间表达，发现它特异性地积累在表皮细胞和花药壁细胞的外层中，并且成熟的21-nt在WT中的花药壁细胞和减数分裂细胞中积累（图5D），表明21-nt可以从花药壁细胞移动到减数分裂细胞。
同样，24-nt 在性母细胞中高度富集（图 5E），其丰度表明该运动可能与 24-nt 的产生有关。
进一步分析得出，运动可以促进减数分裂期性母细胞中24-nt的富集积累。
图5
诗。
21-nt和24-nt有不同的功能：
21-nt 基因以靶向切割模式发挥作用，而 24-nt 基因则有助于 CHH 位点的 DNA 甲基化（Jiang 等人，2020；Zhang 等人，2020b；Zhang 等人，2021）。
从时间上看，21-nt在减数分裂前阶段更加丰富，而24-nt在减数分裂和减数分裂后阶段更加丰富（Jiang等，2020；Zhai等，2015）。
在空间上，PHAS前体和24-nt仅在花药中表达，尤其是在性母细胞中表达（Zhai等，2015；Zhou等，2022）。 相反，在花药壁细胞中特异性表达； 然而，成熟的 21-nt 在减数分裂细胞中积累（Araki et al., 2020；Jiang et al., 2020；Zhai et al., 2015）。
然而，与 21-nt 和 24-nt 的特定时空表达相关的因素仍然难以捉摸。
本研究分析了介导代谢在低温生育力调节中的重要作用。 其移动特性精细调节不同长度的时空分布，为花药发育过程中花药壁与花粉母细胞之间的信号交换提供新的物质基础。
花药中的不同组织负责不同长度的合成
