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本報訊?華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李超課題組以模式植物擬南芥為研究對象，揭示了花粉通過其覆蓋物中的PCP-B小肽競爭柱頭里的RALF33小肽，抑制柱頭中RALF33-FER/ANJ受體激酶信號通路維持的活性氧水平，從而影響花粉水合的分子機(jī)理。4月9日，該研究成果在線發(fā)表于《科學(xué)》。
開花植物的柱頭能特異地識別本物種的花粉而拒絕其他物種的花粉，確保本種屬的親和性花粉水合和萌發(fā)，同時阻止遠(yuǎn)源花粉和真菌孢子等的萌發(fā)。那么植物在進(jìn)化中形成了怎樣的花粉—柱頭識別機(jī)制？親和性花粉持有怎樣的“鑰匙”去打開柱頭這把“鎖”呢？過去幾十年，科學(xué)家在自交不親和植物阻止自身花粉萌發(fā)機(jī)制研究上取得了重要進(jìn)展，但對于柱頭識別親和性花粉的機(jī)制依然知之甚少。
李超課題組在這項研究中發(fā)現(xiàn)，擬南芥雌蕊柱頭的乳突細(xì)胞在授粉前存在活性氧的積累，而授粉引起活性氧水平下降，柱頭活性氧水平降低促進(jìn)花粉水合?；ǚ鄹采w物PCP-B小肽處理野生型柱頭能引起乳突細(xì)胞活性氧水平降低，并且經(jīng)PCP-Bγ處理的柱頭引起花粉水合速率加快。柱頭乳突細(xì)胞中FER和ANJ受體激酶突變造成活性氧水平偏低、花粉水合加快。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)， FER/ANJ和PCP-Bs相互作用，共同調(diào)控柱頭活性氧水平和影響花粉水合。
研究發(fā)現(xiàn)，柱頭乳突細(xì)胞自分泌的RALF33小肽通過FER/ANJ-LLG1-ROP2-
RBOHD信號通路引起活性氧產(chǎn)生。而PCP-Bγ小肽可以抑制RALF33小肽引起的活性氧產(chǎn)生，并且促進(jìn)花粉在柱頭的水合。通過各種生化實驗體系，研究人員發(fā)現(xiàn)，PCP-Bγ小肽能夠?qū)ER-RALF33復(fù)合物中的RALF33小肽“趕走”，從而與FER互作結(jié)合。
該研究表明，授粉前，柱頭乳突細(xì)胞通過RALF33-FER/ANJ-LLG1-ROP2-RBOHD信號通路產(chǎn)生活性氧；授粉后，來自花粉的PCP-Bγ小肽與柱頭自分泌的RALF33小肽競爭性結(jié)合FER/ANJ，阻斷乳突細(xì)胞中的活性氧產(chǎn)生通路，導(dǎo)致乳突細(xì)胞活性氧水平降低，促進(jìn)花粉水合。
“從植物發(fā)育生物學(xué)的角度看，該發(fā)現(xiàn)是受體激酶感知和切換不同類型的小肽配體，精準(zhǔn)調(diào)控植物發(fā)育的例證。”論文通訊作者李超表示。（黃辛）
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1126/science.abc6107
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