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植物花粉萌发和花粉管生长调控机制研究取得新进展

发布时间：2018-01-02

2017年12月21日，Plant Physiology在线发表了河北师范大学生命科学学院郭毅教授与李蕊副教授为通讯作者的题为“Pollen-expressed Leucin-rich-repeat extensins are Essential for Pollen Germination and Growth”的研究论文。该文揭示了LRX蛋白在植物花粉萌发和花粉管生长中的调控作用。

双受精过程一直以来都是人们关注和研究的热点领域之一,其成功与否直接影响了粮食作物和经济作物的产量，而花粉管的正常生长对于双受精顺利完成至关重要。在花粉管生长过程中，花粉管壁提供了抵抗膨压的机械强度从而保护两个精细胞。细胞壁蛋白质可能在此过程中发挥重要作用。花粉管细胞壁LRX蛋白家族主要包括富含亮氨酸重复（LRR）序列区域和伸展蛋白（extensin）结构域。该文对拟南芥花粉中的LRX8、LRX9、LRX10和LRX11（LRX8–11）进行了功能研究。LRX8-11在成熟花粉粒与花粉管中的表达特异高表达。在四个单突变体、六个双突变体、四个三突变体和一个四突变体的表型分析中，三突变体与四突变体植株的结实率和雄配子体传递效率显著降低，伴随着花粉萌发和花粉管生长受损。LRX8、LRX10和LRX11的GFP标记显示其定位于花粉管细胞壁上。花粉管细胞壁多糖的免疫组化分析显示，与野生型植株相比，lrx9 lrx10 lrx11和lrx8 lrx9 lrx11突变体的花粉管亚尖端壁中的鼠李糖半乳糖醛酸聚糖I的含量增加，而lrx8 lrx9 lrx11突变体中的岩藻糖基化木葡聚糖的含量降低。此外，研究还发现lrx8 lrx9 lrx11突变体花粉管顶端壁的胼胝质含量增加。总结而言，LRX8-11协同调控花粉管细胞壁的完整性，在花粉萌发和花粉管生长中起着关键作用。这在细胞壁蛋白参与花粉管生长领域是一个新的突破。

该文的第一作者为河北师范大学生命科学学院细胞生物学专业博士生王笑笑和硕士生王凯悦，此外，郭毅教授实验室的尹桂敏，刘晓雨，刘媚，曹娜娜，段亚洲，高慧，王万雷也参与了该课题的一些工作。

全文链接

http://www.plantphysiol.org/content/early/2017/12/20/pp.17.01241