张彦课题组揭示液泡调控花粉管生长的分子机理
发布时间: 2018-03-15                 浏览次数: 13

2018年3月9日,我院张彦课题组在《Plant Physiology》上在线发表题为《AP-3 mediates pollen tube growth by coordinating vacuolar targeting and organization》的研究论文。该论文报道了衔接蛋白复合体3(AP-3)通过调控棕榈酰基转移酶10(PAT10)在液泡膜上的定位,并介导液泡的动态组织,继而参与花粉管生长的分子机制。 

花粉管是一种顶端生长细胞,其生长过程涉及复杂的细胞内活动。之前的研究结果表明,液泡对于花粉管的生长至关重要。植物细胞内液泡运输途径主要由小G蛋白Rab5,Rab7,以及AP-3介导。然而,这些液泡运输的调控因子是否参与花粉管的生长尚不清楚。AP-3是一个异源四聚体。通过正向遗传学研究,发现AP-3突变影响了种子的萌发,干扰了植物的向地性,但其在生殖方面的作用还不清楚。

在此项研究中,通过利用分子、细胞和遗传等手段,作者发现编码AP-3四个亚基的基因功能缺失降低了结实率。通过与野生型正反交实验,发现AP-3参与雄配子体传代。通过对雄配子体花粉在发育、生长、以及导向胚珠的生长等过程的详尽分析,发现AP-3参与花粉管的快速生长过程,而对花粉发育及花粉管导向没有影响。课题组前期研究表明钙信号蛋白CBL2和CBL3在液泡膜上的定位依赖于棕榈酰基转移酶PAT10(Zhou et al., 2013; Plant Cell),而PAT10通过AP-3途径靶向液泡膜(Feng et al., 2017; Plant Physiol)。本研究中,作者发现PAT10及其棕榈酰化底物CBL2/CBL3在ap-3突变体的花粉管内呈现高尔基体定位,并且PAT10功能缺失同样影响了花粉管的生长。通过对花粉管钙离子的检测,发现 ap-3突变体中钙离子浓度显著降低。这与PAT10-CBL介导钙信号这一结果吻合。此外,ap-3突变体花粉管中液泡形态异常,暗示AP-3影响液泡动态组织而参与花粉管生长。

该研究揭示了AP-3通过调控PAT10和其底物CBLs在液泡膜上的定位,影响液泡功能,调控花粉管生长的分子机制,为深入解析液泡参与花粉管生长的机理提供了新线索。

张彦实验室博士毕业生冯强楠为该论文的第一作者。硕士生梁鑫及李厦副教授也参与了该课题的研究。张彦教授为该论文的通讯作者。此项工作受到国家自然科学杰出青年基金及面上项目,山东省自然科学基金,及山东省泰山学者人才建设工程等项目的资助。

链接:http://www.plantphysiol.org/content/early/2018/03/09/pp.17.01722