作物花粉不育種質材料是雜種優勢利用的基礎。花粉有結構復雜的細胞壁（主要由孢粉素組成，可分為花粉外壁與內壁），花粉壁賦予了花粉抗生物和非生物逆境的能力，并參與了花粉與柱頭細胞的互作與信息交流，是決定花粉活性和功能的重要因素。目前，已發現多個影響孢粉素前體生物合成的基因，但已知的調控因子有限。 

中國科學院植物研究所王臺研究組等發現，水稻花粉表達的甲基化CpG位點結合蛋白家族成員PEM1是調控花粉外壁形成的重要調控因子。該基因功能缺失導致花粉外壁無定型加厚，烏氏體異常，進而致使花粉降解。進一步研究發現，該基因功能缺失引起轉錄抑制、信號轉導和細胞壁代謝相關基因表達水平的顯著增加，以及孢粉素前體角質和蠟質組分含量的顯著增加，這表明PEM1通過負調控一組基因的表達來調節花粉外壁的發育，可能是花粉發育的主調控因子。序列分析顯示PEM1同源序列在單子葉植物中是保守的，暗示PEM1同源基因在其他單子葉植物花粉發育過程中有類似的功能。 

該研究揭示了一個新的水稻花粉育性的主調控因子，為解析花粉外壁發育的調控網絡提供了新的切入點，也為植物雄性育性的遺傳操作提供了新的基因元件。 

近日，相關研究成果在線發表在The Plant Journal上。研究得到中科院戰略性先導科技專項和國家自然科學基金的支持。