被子植物的有性生殖依赖于花粉和雌蕊柱头之间的精确交流,其中花粉与柱头“相互识别”的分子原理是保证植物遗传机制的关键。然而,目前两者亲和的分子机制研究相对较少。

2021年4月9日,华东师范大学生命科学学院李超研究团队阐明了一种花粉和柱头相互识别的分子机制:来自花粉的不同肽类与柱头肽竞争与柱头受体激酶复合物的相互作用,从而使花粉水合并发芽。

花粉萌发产生花粉管是植物有性生殖的关键过程之一。已有研究发现成熟的花粉粒需经黏附和水合两个主要过程,花粉才能够萌发形成花粉管。该研究团队以十字花科中的模式植物拟南芥为研究对象,发现花粉通过其覆盖物中的花粉覆盖物的B类肽(PCP-Bs)与柱头自分泌的RALF33小肽竞争性结合ANJEA和FERONIA(ANJ-FER)受体激酶复合物,从而抑制柱头中RALF33/ANJ-FER受体激酶信号通路维持的活性氧(ROS)水平,从而影响花粉水合。

具体来说,在拟南芥属中,ANJ-FER受体激酶复合物能够感知柱头乳突细胞自分泌的碱化因子肽RALF33,通过ANJ-FER/LLG1-ROP2-RBOHD信号通路诱导柱头乳突细胞中的ROS产生。当用花粉覆盖物的B类肽(PCP-Bs)处理雌蕊柱头后,PCP-Bs可以降低柱头乳突细胞中的ROS水平,促进花粉在柱头的水合过程。进一步的研究显示,突变的ANJ和FER可以导致柱头乳突细胞活性水平降低,引起花粉水合加快。总之,该研究显示授粉后,ANJ-FER作为PCP-Bs的受体发生相互作用,破坏了FER与RALF33的互作结合,从而导致ROS减少,促进花粉萌发。

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