我室瞿礼嘉实验室在植物雌雄识别的分子机制研究中又取得重要进展

    植物和动物的有性生殖过程有赖于雌雄配子之间进行有效的信号交流。被子植物演化出了其特有的双受精机制,对有性生殖的精密调控保证了成功的后代繁衍。花粉管(雄方)通过与雌性的孢子体组织之间的相互作用和识别,将精细胞准确地运送到胚珠的珠孔端,进而准确地运送到胚囊内完成双受精。其中,助细胞是花粉管最先接触的雌配子体组织,它们与花粉管之间的相互识别和信号传递为接受花粉管并保证双受精的完成提供了重要保障。

    瞿礼嘉教授课题组通过反向遗传学的分析方法在拟南芥中鉴定出一类糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白Early Nodulin-like Proteins (ENODLs),这些蛋白在雌配子体对花粉管的接受及花粉管破裂释放精细胞过程中起到重要作用。实验证明,ENODLs极性定位在助细胞的珠孔端一侧以及丝状器中。瞿礼嘉教授课题组通过生物信息学分析确定了在雌配子体中特异高表达的5ENODLsENODL11-15),利用插入突变结合RNA干扰技术构建5ENODLs的功能缺失突变体。对这种突变体进行深入研究发现,其花粉管进入胚珠后或是停滞,或是持续生长但不进入助细胞,从而导致精细胞不能正常释放,双受精无法完成。ENODLs突变体的缺陷与之前报道的一类助细胞定位的重要受体FERONIA的缺陷表型相似;通过生化的分析方法,他们确定了ENODL14FERONIA受体的胞外域有相互作用。这说明花粉管与助细胞的信号交流需要FERONIA受体和ENODLs的共同参与。ENODLs蛋白是植物花粉管接受过程中从雌方鉴定出来的又一个重要组分,其功能的鉴定为更深入地理解植物有性生殖过程中雌雄互作的分子机制增加了重要证据。

图注EN五突变体表现出花粉管或是停滞或是持续生长但不进入助细胞的表型

    该项工作的结果于2016811日以“Maternal ENODLs are required for pollen tube reception in Arabidopsis” 为题在线发表于《当代生物学》(Current Biology)。生命科学学院博士侯英楠和郭新阳为该论文的共同第一作者,生命科学学院瞿礼嘉教授为该论文的通讯作者,合作者德国雷根斯堡大学的Thomas Dresselhaus教授和美国新泽西州立大学的董娟博士参与了这项研究。该研究工作得到了国家自然科学基金、科技部国家重点基础研究发展计划(973计划)、北京大学蛋白质与植物基因研究国家重点实验室的资助。

原文链接:http://www.cell.com/current-biology/pdf/S0960-9822(16)30694-7.pdf