擬南芥甘露糖基轉(zhuǎn)移酶ABNORMAL POLLEN TUBE GUIDANCE1參與花粉管的珠孔導(dǎo)向和胚早期發(fā)育的研究.pdf

1、傳粉是植物有性繁殖的重要階段，也是作物種子產(chǎn)生的前提。在植物傳粉過程中，落在柱頭上的花粉萌發(fā)后，生長出花粉管穿過柱頭和花柱，到達胚珠將精子釋放到胚囊中，完成雙受精過程。該過程包括多個重要的科學(xué)問題，但是人們對這些問題的了解較少，例如花粉管如何感知和響應(yīng)來自于母本的導(dǎo)向信號從而準(zhǔn)確生長到達胚珠等。
　　為研究花粉管導(dǎo)向胚珠生長的分子調(diào)控機制，我們分離了一個擬南芥花粉管導(dǎo)向異常的轉(zhuǎn)移DNA(T-DNA)插入的突變體，該突變體的T-DN

2、A插入在AT5G14850的第五個內(nèi)含子上，命名為abnormal pollen tube guidance1（aptg1）。aptg1/+雜合體自交后代只能得到雜合體和野生型，得不到純合體，且雜合體和野生型的比例接近于1∶1。互交實驗中，當(dāng)突變體做母本，野生型做父本時，有96.9％的突變位點能夠傳遞給子代;當(dāng)突變體做父本，野生型做母本時，突變位點傳遞效率明顯降低，只有8.3％，說明突變的雄配子體功能異常。掃描電鏡觀察和亞歷山大染色發(fā)現(xiàn)

3、aptg1/+的花粉外形和活力與野生型相比沒有明顯差異。而且突變體的花粉體外萌發(fā)和花粉管生長正常。苯胺藍染色和掃描電鏡觀察花粉管在雌蕊中的生長情況發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用aptg1/+花粉做父本，給野生型雌蕊授粉時，大約一半的花粉管在進入珠孔時顯示出導(dǎo)向異常。這些導(dǎo)向異常的花粉管包括兩種情況:一種是能夠在胚珠表面或者珠柄附近生長，但是不能進入珠孔;另一種是花粉管在珠孔處纏繞生長，但是最終能夠進入珠孔。這些結(jié)果表明aptg1花粉管在響應(yīng)珠孔引導(dǎo)信號的過

4、程中出現(xiàn)了問題。用限量授粉的方法使aptg1/+自交，授粉后3-4天大多數(shù)胚已經(jīng)發(fā)育到心形胚，但是11.2％的胚停滯在球形胚或者之前的時期，表明aptg1純合突變體的胚早期發(fā)育異常。
　　qRT-PCR和GUS活性分析顯示，APTG1在擬南芥的大部分組織中有表達，包括成熟的花粉、花粉管、成熟的胚囊和發(fā)育的胚，且APTG1在成熟花粉中比未成熟的花粉中表達量要高。熒光共標(biāo)記實驗表明APTG1定位在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。
　　系統(tǒng)進化和蛋白序

5、列比對分析表明，APTG1與人（Homo sapiens）的PHOSPHATIDYLINOSITOL GLYCAN ANCHOR BIOSYNTHESIS B(PIG-B)和酵母(Saccharomyces cerevisiae)的GLYCOSYLPHOSPHATIDYLINOSITOL10(GPI10)同源。PIG-B和GPI10是參與GPI錨(GPI anchor)合成的甘露糖基轉(zhuǎn)移酶。APTG1的CDS序列能夠互補酵母gpi10突

6、變體溫度敏感的表型，表明APTG1與酵母的GPI10是功能同源的，可能參與GPI錨的合成。
　　COBRA-LIKE10是一個GPI錨定的(GPI-anchored)蛋白，定位在擬南芥花粉管的頂端質(zhì)膜和細胞質(zhì)區(qū)域，參與調(diào)節(jié)花粉管的生長和花粉管導(dǎo)向胚珠。aptg1突變的花粉管中，COBRA-LIKE10喪失在花粉管頂端質(zhì)膜的定位，暗示APTG1參與的GPI錨合成對COBRA-LIKE10在花粉管的質(zhì)膜定位中起重要作用。
　　通