拟南芥VAC14通过调控液泡动态组织介导花粉发育
发布时间: 2018-06-14                 浏览次数: 13

2018年6月,张彦课题组在《Plant Physiology》上在线发表题为《Arabidopsis VAC14 is critical for pollen development through mediating vacuolar organization》的研究论文。该论文报道了拟南芥VAC14通过促进磷脂酰肌醇3,5二磷酸(PI(3,5)P2)的合成,调控液泡动态组织,从而介导花粉发育的分子机理。

花粉发育伴随着液泡的动态变化。前期结果表明PI(3,5)P2的合成酶FAB1参与这一过程。然而PI(3,5)P2是否直接调控花粉发育?酵母及动物细胞中其合成所依赖的其它遗传因子是否在植物中有同源蛋白?PI(3,5)P2是否调控花粉管的生长?这些都是亟待回答的问题。

在此项研究中,课题组综合运用分子生物学、细胞生物学、药剂细胞学以及遗传学等手段,揭示了拟南芥VAC14通过促进PI(3,5)P2的合成,调控花粉发育过程中液泡的动态组织,从而介导花粉发育的分子机理。VAC14突变造成花粉败育。组化分析及超微结构观察结果表明VAC14突变干扰了第一次有丝分裂时期液泡的动态变化。利用PI(3,5)P2及其合成抑制剂YM201636进行药剂细胞学分析,证明vac14花粉败育是由于PI(3,5)P2水平降低造成。此外,研究还发现,PI(3,5)P2不仅参与花粉的发育过程,还介导花粉管的顶端生长:通过遗传学或药剂学手段降低PI(3,5)P2水平,不仅抑制了花粉管的顶端生长,还干扰了花粉管的极性维持。该研究为深入理解PI(3,5)P2及其调控元件在植物液泡动态组织过程的分子机制提供了重要线索。

张彦实验室硕士生张威通和博士后李恩为该论文的共同第一作者。李厦副教授,实验师郭延奎,博士生万智远,硕士生于世霞、马婷及Masa H. Sato教授及其博士后Tomoko Hirano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和山东省泰山学者人才建设工程的资助。