王台研究组揭示花粉管细胞完整性调控的新机制
图1. 纯合突变体（bi-allelic）花粉管在雌蕊中破裂。箭头显示雌蕊珠孔位置。
在植物有性生殖过程中，授粉到雌蕊柱头上的花粉细胞萌发产生极性生长的花粉管，花粉管能够快速地在雌蕊内生长，最终将精细胞运输送到雌蕊的胚囊启动受精和胚胎发育。这种特性要求花粉管持续地与雌性细胞的交流互作以及对自身细胞壁和质膜张力变化的监控，从而使快速生长的花粉管在释放精细胞之前能维持细胞的完整性，但其分子细胞学机制尚不清楚。王台研究组发现水稻花粉管质膜定位的类受体激酶RUPO是维持花粉管细胞完整性信号通路的重要信号分子。RUPO基因在花粉中特异性表达，其功能缺失导致花粉的钾离子浓度显著升高和花粉管破裂。 研究发现RUPO与高亲和性的钾转运蛋白互作，RUPO磷酸化修饰促进这种互作，而去磷酸化解除了他们的互作。这些结果显示类受体激酶RUPO以磷酸化依赖的方式调控钾转运蛋白，RUPO-钾转运蛋白模块通过影响细胞内的钾稳态调控花粉管的生长和完整性。该研究揭示了一个新的调控植物细胞完整性的信号通路，为深入理解细胞发育及其完整性调控机制提供了新知识，也为植物雄性育性的遗传操作提供了新的基因原件。
该成果于2016年7月27日在线发表在PLoS Genetics杂志上。博士研究生刘玲童为论文的第一作者。该研究得到了国家科技部重大科学研究计划和国家自然基金项目的资助。
图2. RUPO-钾转运蛋白模块调控花粉管生长和细胞完整性的工作模型。
在植物有性生殖过程中，授粉到雌蕊柱头上的花粉细胞萌发产生极性生长的花粉管，花粉管能够快速地在雌蕊内生长，最终将精细胞运输送到雌蕊的胚囊启动受精和胚胎发育。这种特性要求花粉管持续地与雌性细胞的交流互作以及对自身细胞壁和质膜张力变化的监控，从而使快速生长的花粉管在释放精细胞之前能维持细胞的完整性，但其分子细胞学机制尚不清楚。王台研究组发现水稻花粉管质膜定位的类受体激酶RUPO是维持花粉管细胞完整性信号通路的重要信号分子。RUPO基因在花粉中特异性表达，其功能缺失导致花粉的钾离子浓度显著升高和花粉管破裂。 研究发现RUPO与高亲和性的钾转运蛋白互作，RUPO磷酸化修饰促进这种互作，而去磷酸化解除了他们的互作。这些结果显示类受体激酶RUPO以磷酸化依赖的方式调控钾转运蛋白，RUPO-钾转运蛋白模块通过影响细胞内的钾稳态调控花粉管的生长和完整性。该研究揭示了一个新的调控植物细胞完整性的信号通路，为深入理解细胞发育及其完整性调控机制提供了新知识，也为植物雄性育性的遗传操作提供了新的基因原件。
该成果于2016年7月27日在线发表在PLoS Genetics杂志上。博士研究生刘玲童为论文的第一作者。该研究得到了国家科技部重大科学研究计划和国家自然基金项目的资助。
图2. RUPO-钾转运蛋白模块调控花粉管生长和细胞完整性的工作模型。