Nat.Comm.：揭示氮營養與植物減數分裂起始的聯系

　　減數分裂是有性生殖生物配子產生和世代交替的核心事件。減數分裂起始是細胞有絲分裂向減數分裂的轉變，標志著生物體從營養生長向生殖生長的轉變。氮素是植物必需的大量元素，是植物生長發育和農作物產量形成的重要限制因子。氮缺陷往往導致植物育性降低，而對其分子機制卻知之甚少。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所程祝寬研究組利用圖位克隆技術，在水稻中鑒定到一個新的減數分裂起始調控基因ETFβ，其編碼一個線粒體定位的電子轉運黃素蛋白β亞基，參與支鏈氨基酸的代謝。ETFβ結合電子并將電子轉運給下游的輔酶Q氧化還原酶ETFQO，推動氧化磷酸化，參與機體供能。etfβ突變體中，減數分裂表現出明顯的氮素依賴。在低氮脅迫下，etfβ無法起始減數分裂，導致雌配子和雄配子的不育。在氮素營養充足條件下，etfβ可以完成減數分裂，恢復其雌雄育性。穗部器官的代謝組和含氮總量的協同分析發現，低氮脅迫發生時，etfβ中支鏈氨基酸不能被正常代謝，且大量積累。花器官中氮素嚴重缺乏，而導致不育。在外源氮營養充足的環境下，突變體避免大幅度分解體內蛋白質，用于氮素再利用。花器官的氮需求可通過外源氮素補給得以滿足，從而維持突變體的正常育性。該研究揭示ETFβ通過參與支鏈氨基酸的代謝，促進體內氮素再利用，為花器官的營養需求提供保障。該成果為解析植物如何在貧瘠的土壤環境中維持必要的育性提供了理論支撐。　

　　1月25日，相關研究成果在線發表在Nature Communications上。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項（A類）的支持。