近日，生命科学学院张彦和李厦教授团队在《plant physiology》在线发表了题为“rho of plant proteins are essential for pollen germination in arabidopsis”的研究论文，阐明了拟南芥bdr8及bdr9作为rop的下游效应因子，在rop调控花粉萌发过程中发挥关键作用。生科院向小娇博士及硕士研究生张舒展为本论文共同第一作者，张彦教授和李厦教授为本论文共同通讯作者。
有性生殖是植物繁衍和作物产量形成的基础。植物有性生殖过程中的花粉萌发，在亲和授粉过程中是形成花粉管、输送精细胞的前提；在部分植物的不亲和授粉过程中，是引发不亲和反应、维持种间生殖屏障或保障自交不亲和的关键步骤。此外，花粉萌发是一个细胞极性建立的过程，使无极性的花粉粒转变为极性的花粉管。尽管研究揭示了花粉萌发过程中的主要细胞活动及部分蛋白因子，与花粉管生长这一细胞极性维持过程相比，花粉萌发这一细胞极性建立的调控通路尚不清楚。
图1. rop1;3;5;9高阶突变体花粉不萌发
小g蛋白rop是植物细胞的分子开关，其在gtp结合的活性形式和gdp结合的非活性形式之间通过调控蛋白的作用转换。活化的rop通过与下游效应蛋白结合，调控其定位或活性，从而改变多种细胞活动，如微丝微管的动态组装、钙离子浓度、活性氧的产生、囊泡动态运输等。rop的动态极性定位对于花粉管的生长至关重要，但其是否调控花粉萌发这一细胞极化的建立过程尚不清楚。
课题组利用crispr/cas9技术，对拟南芥四个在花粉中高量表达的rop进行了基因编辑，获得高阶突变体，其花粉不萌发，造成雄性不育。为了深入解析rop调控花粉萌发的分子机制，课题组通过全基因组酵母双杂交以及质谱的方法，筛选出rop互作蛋白bdr8及bdr9。与rop1;3;5;9高阶突变体表型类似，bdr8;bdr9双突变体花粉不萌发。综合多学科手段，课题组证明bdr8及bdr9作为rop的下游效应因子，在rop调控花粉萌发过程中发挥关键作用。研究结果揭示了rop信号调控花粉萌发这一极性建立过程，为创制雄性不育种质提供了新的信息。
本研究受到国家自然科学基金及中国博士后基金资助。
编 辑：万 千
审 核：贾 波
