糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白COBL10在花粉管生长和导向过程中的作用机理研究

摘要

雄配子体花粉管的生长是完成被子植物授粉和受精等生殖发育过程的一个重要步骤。花粉管导管状的形态源于仅限于细胞表面一个小区域的细胞延伸，又称顶端生长。此外，在雌蕊体内生长的花粉管可以感受雌蕊所发出的信号而改变其生长轴，进行导向性生长。对这种极性及导向性生长的深入了解不但可以为作物的遗传改造奠定理论基础，而且还对于理解细胞信号传导及细胞间的通讯提供重要信息。我们研究的基因，COBL10，一个糖基磷脂酰肌醇锚定蛋白，可能是花粉管极性及导向性生长的关键基因。COBL10基因功能的丧失对于花粉管在体外的生长没有任何影响，但极大地破坏了花粉管在雌蕊体内的生长及导向，导致配子体雄性不育。本研究结合分子生物学、细胞生物学、遗传学和生物化学等方法，通过研究COBL10在授粉受精过程中的作用机理，揭示其在受精过程中所调控的信号通路。我们的研究发现:
　　(1)COBL10突变后花粉管顶端果胶层的沉积受到了影响，此外花粉管侧翼细胞壁的纤维素沉积降低。
　　(2)COBL10突变对于花粉管壁的影响仅表现在体内生长的花粉管中，暗示COBL10的功能仅表现在有雌蕊引导信号存在的情况下。
　　(3)在体内观察到的突变体花粉管生长迟滞，COBL10定位在顶端质膜及胞内点状细胞器上，这些事实暗示，COBL10可能调控细胞壁的合成或细胞壁构建材料的分泌。
　　(4)突变体花粉管体内生长迟滞暗示COBL10对于雌蕊子房隔膜中分泌的信号分子进行感受和响应。
　　通过对COBL10亚细胞定位及功能域的精细分析，也为植物其他GPI-APs的功能研究提供更多的理论支持。