张彦课题组在《PNAS》上发表文章揭示助细胞液泡酸化调控植物生殖的过程
发布时间:2017-06-19                 浏览次数:

山东农业大学张彦教授带领的研究团队在植物有性生殖领域研究取得重要进展,揭示了助细胞液泡酸化调控植物育性的分子机理。5月30号,该团队在著名综合性研究期刊美国科学院院报《PNAS》上在线发表题为《AP1G mediates vacuolar acidification duringsynergid-controlled pollen tube reception》的研究文章。该论文报道了衔接蛋白复合体1(AP1)的G亚基(AP1G)通过囊泡运输途径介导液泡酸化,从而调控助细胞介导的花粉管接纳这一生物学过程。该成果为深入理解植物有性生殖过程提供了重要理论基础。

被子植物双受精是指雄配子体花粉管将所携带的两个精细胞输送到胚囊中,分别与卵细胞和中央细胞融合,产生胚和胚乳,形成种子的过程。双受精是种子和果实产量的基础、是植物繁衍的关键。被子植物的双受精过程依赖于配子体细胞的死亡:胚囊中两个助细胞死亡造成适宜受精的微环境,同时花粉管爆裂从而释放精细胞。这一过程被称为花粉管接纳。前期研究表明部分受体蛋白调控这一过程,但尚不清楚哪些细胞活动参与其中。

通过反向遗传学、细胞学、分子生物学等手段,张彦研究团队揭示了衔接蛋白复合体1G亚基(AP1G)通过调节助细胞液泡酸度,参与助细胞的死亡过程,从而介导花粉管接纳这一信号途径。AP1G在植物内膜系统中负责膜蛋白的亚细胞分拣。其功能丧失严重干扰了雌雄配子体的育性。研究表明AP1G参与助细胞在感受花粉管后的死亡过程,突变体因而不能使花粉管爆裂释放精细胞,无法完成双受精。进一步的遗传学分析表明AP1G通过调控助细胞内质子泵的活性,改变助细胞液泡的酸度,从而影响花粉管接纳。

该项研究通过揭示调控花粉管接纳的关键胞内信号途径,完善了对植物有性生殖过程的理解,还表明液泡酸度对于细胞死亡过程的关键作用,为解析植物特异性的细胞死亡过程提供了重要信息。

张彦实验室博士生王家刚和硕士生冯冲为该论文的共同第一作者,张彦教授为该论文的通讯作者。硕士生刘海虹,博士生冯强楠和李厦副教授也参与了课题的研究。此项工作受到国家重大科学研究计划,自然科学基金面上项目,山东省自然科学杰出青年项目等经费的资助。

http://www.pnas.org/content/early/2017/05/24/1617967114.abstract