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山东农业大学揭示ROPs蛋白调控拟南芥花粉萌发的重要机制

2023-07-29

蔬菜 2023年5期
关键词:花粉粒花粉管质膜

2023年4月,山东农业大学生命科学学院张彦和李厦教授团队在《Plant Physiology》在线发表题为“RHO of plant proteins are essential for pollen germination in Arabidopsis”的研究论文,阐明了拟南芥BDR8及BDR9作为ROP的下游效应因子,在ROP调控花粉萌发过程中发挥关键作用。

花粉能否成功萌发是被子植物繁殖过程的一个重要环节。花粉萌发是一个细胞极性建立的过程,使无极性的花粉粒转变为极性的花粉管,目前花粉萌发这一细胞极性建立的调控通路尚不清楚。本研究对拟南芥花粉中特异性表达的4个ROPs进行了CRISRP/Cas9基因组编辑,结果表明ROPs对花粉萌发过程中极性的建立至关重要。进一步通过全基因组ROP互作因子筛选,鉴定出花粉萌发中的2个ROP效应子,ROP结构域边界(BDR)成员BDR8和BDR9,其功能缺失同样导致花粉未萌发。BDR8和BDR9分布在成熟花粉粒的细胞溶质和营养核中,但重定位于萌发位点的质膜和生长花粉管的顶端质膜。它们在花粉萌发过程中的质膜重分布依赖于ROPs,反之则不然。此外,BDR8的强表达能够部分恢复rop1突变体的花粉萌发,但对四突rop花粉的萌发无影响,表明其遗传上位性。上述结果证实,ROP信号通路对于花粉萌发必不可少,这也支持了Rho GTPases在极性建立中的进化保守功能。

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