ghtkpr1_8は、衰弱を阻害し、綿の花粉の生存率を低下させる機能

花粉の排出の主な成分としてのスポロポレニンは、好ましくない環境条件下で構造的完全性を提供する非常に耐性ポリマーです。テトラケトンα-ピロンレダクターゼ1（TKPR1）は、スプロポレニン形成に不可欠であり、テトラケトンカルボニルのヒドロキシル化α-ピロンの還元を触媒します。男性の不妊におけるTKPR1の機能的役割は、トウモロコシ、米、シロイヌナズナなどの顕花植物で報告されています。ただし、綿のTKPR1の分子クローニングと機能的特性評価は、対処されていないままです。この研究では、3つのクレードに分類された4つの綿種から68のTKPR1を特定しました。トランスクリプトミクスとRT-QPCRは、GHTKPR1_8がtherの四分状段階で典型的な発現パターンを示したことを実証しました。GHTKPR1_8は小胞体に局在していました。さらに、ルシフェラーゼ補完試験で示されているように、微小胞子（GHAM）を転写活性化したGHTKPR1_8を中止しました。GHTKPR1_8-Knockdownは、綿の裂開を阻害し、綿の花粉の生存率を低下させました。さらに、ATTKPR1変異体におけるGHTKPR1_8の過剰発現は、その雄の滅菌表現型を回復しました。この研究は、男性の不妊を研究するための遺伝的資源を提供しながら、綿のTKPR1の調査に関する新しい洞察を提供します。

Sporopollenin, as the main component of the pollen exine, is a highly resistant polymer that provides structural integrity under unfavourable environmental conditions. Tetraketone α-pyrone reductase 1 (TKPR1) is essential for sporopollenin formation, catalyzing the reduction of tetraketone carbonyl to hydroxylated α-pyrone. The functional role of TKPR1 in male sterility has been reported in flowering plants such as maize, rice, and Arabidopsis. However, the molecular cloning and functional characterization of TKPR1 in cotton remain unaddressed. In this study, we identified 68 TKPR1s from four cotton species, categorized into three clades. Transcriptomics and RT-qPCR demonstrated that GhTKPR1_8 exhibited typical expression patterns in the tetrad stage of the anther. GhTKPR1_8 was localized to the endoplasmic reticulum. Moreover, ABORTED MICROSPORES (GhAMS) transcriptionally activated GhTKPR1_8 as indicated by luciferase complementation tests. GhTKPR1_8-knockdown inhibited anther dehiscence and reduced pollen viability in cotton. Additionally, overexpression of GhTKPR1_8 in the attkpr1 mutant restored its male sterile phenotype. This study offers novel insights into the investigation of TKPR1 in cotton while providing genetic resources for studying male sterility.