近日，林木遗传育种全国重点实验室程玉祥团队和生命科学学院蓝兴国团队在国际著名期刊Journal of Integrative Plant Biology（IF：11.4）上发表研究成果“Arabidopsis pollen-specific glycerophosphodiester phosphodiesterase-like genes are essential for pollen tube tip growth”。该成果发现一个新的控制植物雄性育性的关键基因GDPD-LIKE，调控花粉管顶端细胞壁纤维素沉积、介入花粉管极性生长，完成开花植物受精和种子形成，为植物杂交育种培育一类新的雄性不育系奠定了基础。

花粉萌发、花粉管生长对开花植物受精和种子形成至关重要。花粉管极性生长过程快速且复杂，受信号转导、细胞骨架、运输分泌等多种途径调控，细胞壁被认为在维持花粉管生长和细胞形态结构上起关键作用。花粉管细胞壁由果胶、胼胝质和纤维素组成，果胶是花粉管细胞壁的主要组分，纤维素在花粉管细胞壁中含量较低。然而，纤维素在花粉管极性生长及其在植物受精和种子形成方面的作用未被揭示。

图1 GDPD-LIKE基因突变致植物雄性不育

研究发现，拟南芥花粉特异表达AtGDPD-LIKE6/7基因突变表现严重的雄性不育。体内外萌发实验显示，AtGDPD-LIKE6/7突变导致花粉萌发后花粉管提前破裂，无法到达胚珠和输送雄配子。超微结构和原位组化证据表明，突变体花粉管细胞壁纤维素沉积严重缺陷，细胞壁厚度显著变薄。进一步探究发现原因为突变体花粉管纤维素合酶类似蛋白D亚类成员CSLD1/4顶端极性定位严重受损。此外，水稻花粉特异表达OsGDPD-LIKE5基因突变体也有类似的雄性不育。因此，花粉特异表达的GDPD-LIKE基因通过细胞壁纤维素沉积调控花粉管生长，维持雄性育性，协助开花植物受精结实。该成果揭示了细胞壁纤维素沉积和调控，对开花植物花粉管顶端生长以及雄性育性的维持有重要作用。