JIPB | 西南大学园艺园林学院高启国课题组发现拟南芥参与花粉水合调控的新柱头蛋白

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十字花科作物干性柱头乳突细胞能够特异性识别落于柱头上的亲和与不亲和花粉。亲和花粉诱导乳突细胞向外分泌出花粉水合和萌发所需水分和其他物质；而不亲和花粉不能诱导该分泌过程，花粉的水合和萌发受到抑制，因此，水合成为干性柱头接受亲和花粉，排斥不亲和花粉的一道屏障。尽管一些水合相关的分子事件得到了证明，但是柱头上花粉水合调控的分子机制尚不完全明确。已有研究发现，多个拟南芥花粉包被蛋白B类蛋白（Pollen coat protein B-class proteins, PCP-Bs）参与柱头上花粉水合调控，PCP-B与柱头上受体激酶复合体（ANJEA–FERONIA receptor kinase complex）结合，降低柱头内活性氧（Reactive oxygen species）水平，以利于柱头上花粉的水合；花中类受体激酶（RECEPTOR-LIKE KINASE IN FLOWERS 1）及其同源基因（RKF-LIKE1, 2, 3）也参与柱头上花粉水合的正向调控。然而，是否还存在其他柱头因子参与柱头上花粉水合的调控尚未见报道。

JIPB近日在线发表了西南大学园艺园林学院高启国课题组题为“SD-RLK28 positively regulates pollen hydration on stigmas as a PCP-Bβ receptor in Arabidopsis thaliana”的研究论文（https://doi.org/10.1111/jipb.13547）。该研究通过拟南芥柱头高量表达的SD-RLK（S-domain receptor kinase）与花粉PCP-B相互作用筛选，鉴定出SD-RLK28直接与PCP-Bβ相互作用，证明SD-RLK28正向调控柱头上花粉的水合，并不是通过改变柱头ROS水平调控花粉水合。

图拟南芥SD-RLK28正向调控柱头上花粉水合

高启国课题组研究发现拟南芥SD-RLK28在柱头中高量表达，SD-RLK28直接与PCP-Bβ相互作用。利用T-DNA突变体，通过授粉后花粉水合表型分析，发现pcp-bβ花粉在pcp-bβ柱头和野生型（wild-type）柱头上的水合延迟，然而，wild-type花粉在pcp-bβ柱头上的水合正常，表明PCP-Bβ是调控柱头上花粉水合的关键花粉因子；wild-type和sd-rlk28花粉在wild-type柱头上能够正常水合，但是，wild-type和sd-rlk28花粉在sd-rlk28柱头上的水合延迟，表明SD-RLK28是调控柱头上花粉水合的关键柱头因子；pcp-bβ花粉在pcp-bβ柱头以及pcp-bβ和sd-rlk28花粉在sd-rlk28柱头上的水合表型一致，均呈现水合延迟。体外实验表明pcp-bβ和sd-rlk28花粉萌发和花粉管生长与wild-type花粉没有明显差异。有趣的是wild-type、pcp-bβ和sd-rlk28t突变体自花授粉后，wild-type和sd-rlk28柱头内ROS水平几乎一致，都低于pcp-bβ柱头内ROS水平，表明SD-RLK28并不是通过改变柱头ROS水平来调控柱头上花粉水合，这为进一步解析柱头上花粉水合调控的分子机制提供了全新切入点。

高启国课题组近年来一直致力于花粉和柱头内小分子肽与受体激酶识别互作及其生物学功能鉴定。这篇论文对于深入解析亲和花粉水合调控的分子机制，探究柱头内亲和信号传导过程具有重要意义。

硕士研究生郭丽为论文第一作者，高启国副研究员为通讯作者。研究得到了重庆市自然科学基金的资助。

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转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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