Ultrastructural characterization of male sterile33 (ms33) mutant in Arabidopsis affected in pollen desiccation and maturation

摘要

The MS33 gene in Arabidopsis is required for stamen filament growth and for pollen maturation. The objective of this study was to characterize the effects of ms33 mutation on pollen development at the ultrastructural level. There were no differences between the wild type and ms33 mutant pollen development before the first mitotic division of microspores. At the bicellular pollen stage, the first signs of abnormalities were observed in the ms33 tapetum, which started to degenerate early and released osmiophilic material in the anther locule. In ms33 pollen, the endintine was thicker, and exintine thinner, than in the wild type, and the mutant pollen had large vacuoles. Later in development, the mutant pollen underwent second mitosis and produced two normal-looking sperm cells; however, the intine was precociously formed, and there were abnormalities in tryphine deposition on the pollen wall, in the size of vacuoles, and in the formation of lipid bodies in the vegetative cell cytoplasm. Based on these observations it is suggested that mutation in the MS33 gene interferes with intine formation and tryphine deposition, both of which negatively affect pollen desiccation resulting in large, highly vacuolate pollen that are nonviable.Key words: Arabidopsis, male sterility, mutant, pollen, tapetum, ultrastructure.Chez l'Arabidopsis, le gène MS33 est nécessaire pour la croissance du filament des étamines et pour la maturation du pollen. L'objectif de cette étude est de caractériser, à l'échelle ultrastructurale, les effets de mutations du gène ms33, sur le développement du pollen. Il n'y a pas de différences de développement entre le pollen du type sauvage et celui du mutant ms33 avant la première division mitotique des microspores. On observe les premiers signes d'anomalies au stade du pollen bicellulaire, au niveau du tapetum du ms33 qui commence tôt à dégénérer et relâche du matériel osmiophile dans la loge de l'anthère. Chez le pollen ms33, l'endentine est plus épaisse, et l'exentine plus mince, que chez le type sauvage et le pollen du mutant comporte de grandes vacuoles. Plus tard au cours du développement, le pollen mutant subit une seconde mitose et produit deux cellules spermatiques d'apparence normale, mais l'intine se forme précocement et il y a des anomalies dans la déposition de la tryphine sur la paroi du pollen, et dans la dimension des vacuoles ainsi que la formation des corps lipidiques du cytoplasme des cellules végétatives. Sur la base de ces observations, les auteurs suggèrent que la mutation du gène MS33 interfère avec la formation de l'intine et la déposition de la tryphine, toutes deux affectant négativement la dessiccation du pollen, ce qui conduit à de gros pollens fortement vacuolisés qui ne sont pas viables.Mots clés : Arabidopsis, stérilité mâle, mutant, pollen, tapetum, ultrastructure.[Traduit par la Rédaction]