随着基因组的逐步解析，着丝粒区域内发现了许多具有转录活性的蛋白编码基因。但是，由于着丝粒对于遗传重组的抑制作用，该区域内的基因很难通过图位方法得以功能解析，使得位于着丝粒区域基因功能的解析成为功能基因组学研究的最后堡垒。

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所程祝宽研究团队在Plant Physiology上发表了题为“A transcribed centromeric gene OsMRPL15 is essential for pollen development in rice”的研究论文，揭示了水稻着丝粒区基因OsMRPL15介导的水稻配子体花粉败育新机制。

该研究利用CRISPR/Cas9技术对水稻8号染色体着丝粒区内的基因进行敲除，其中发现OsMRPL15(Mitochondrial Ribosomal Protein L15) 敲除后造成配子体不育。在+/Osmrpl15杂合突变体中，突变型花粉完全败育，败育花粉中没有淀粉积累，线粒体的超微结构也出现明显异常。OsMRPL15编码一个线粒体核糖体大亚基蛋白L15。线粒体核糖体参与合成线粒体基因组上基因编码的蛋白。在败育花粉中，OsMRPL15的功能缺失导致线粒体核糖体的蛋白组分和大亚基rRNA发生异常积累。与之相反的是，线粒体中的蛋白合成效率降低；与此同时，大量线粒体基因的mRNA水平上出现上调。在Osmrpl15败育花粉中，一些与淀粉相关的含碳代谢物的含量发生下调，而一些氨基酸的合成发生了上调，这种上调可能是对线粒体中蛋白合成缺陷的补偿，会大量消耗用于合成淀粉的碳水化合物，从而导致败育花粉中淀粉不能正常合成。

综上，该研究揭示了线粒体核糖体功能缺陷导致的花粉败育机制，为深入解析由植物配子体基因控制的雄性不育提供了新的认识。

图1. OsMRPL15缺失导致水稻花粉中线粒体功能紊乱和淀粉不能积累

中科院遗传发育所毕业博士生谢恩 (现为华南农业大学农学院博士后)、以及博士生陈家炜为本文共同第一作者，程祝宽研究员为本文通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad153