北京大學瞿禮嘉教授Cell子刊發表重要成果

來自北京大學、德國雷根斯堡大學、美國新澤西州立大學的研究人員證實，母系ENODLs是擬南芥中花粉管接受(pollen tube reception)的必要條件。這一研究發現發布在8月11日的《Current Biology》雜誌上。

北京大學長江學者瞿禮嘉 (Li-Jia Qu)教授是這篇論文的通訊作者。其主要研究方向包括植物中調節植物體內激素水平的機制，RING E3連接酶介導的的蛋白質泛素化修飾過程在雌雄配子體以及胚胎髮生髮育過程中的作用，和擬南芥轉錄因子基因功能鑒定。

2013年5月，瞿禮嘉教授領導北京大學生命科學學院的研究人員，在擬南芥中鑒別出了兩種新的膜結合受體樣激酶（receptor-like kinase，RLK）：LIP1和LIP2，並證實它們是控制花粉管引導的重要因子，相關論文發表在Current Biology雜誌上。

長期以來，科學家們一直想按照人類的設計定點改造特定基因以提高水稻的產量和質量，但定點基因改造技術在水稻等植物中一直沒有突破。2013年，北京大學生命科學學院的瞿禮嘉教授實驗室首次利用最新的CRISPR-Cas系統成功地實現了對水稻特定基因的定點突變，效率達到80％以上。這一研究成果公布在Cell Research雜誌上。

2016年，北京大學生命科學學院瞿禮嘉研究組通過反向遺傳學、分子生物學以及生物化學方法針對兩個植物特有的RNA結合蛋白RZ-1B和RZ-1C進行了生物學功能鑒定。這項工作從分子水平闡明了RZ-1B/1C這兩個植物特有的RNA結合蛋白的工作機理，為人們深入理解植物中RNA結合蛋白調控生長發育的分子機制提供了全新的角度。發表在國際知名學術期刊Plant Cell上。

在顯花植物的授粉受精過程中,成熟的花粉落到雌蕊柱頭上,與柱頭細胞相互識別,進而激發花粉水合并萌發出花粉管,花粉管侵入柱頭細胞後朝著雌蕊中的胚珠進行極性生長,經雌蕊的引導組織和珠柄到達胚珠,進入胚囊並爆裂釋放出兩個精細胞進行雙受精。花粉管進入胚囊後,與胚囊中的助細胞互作誘導花粉管爆裂釋放精細胞的過程稱為花粉管接受,該過程是植物完成有性生殖的一個重要環節。儘管近期已發現了幾個與花粉管接受相關的重要因子，當前對於其潛在的信號通路機制仍知之甚少。

在這篇新文章中，研究人員證實一組雌性特異性小蛋白ENODLs（ENs）是花粉管接受的必要條件。Ens特徵性地具有一個質體藍蛋白樣(PCNL)結構域，一個阿拉伯半乳聚糖(AG)糖模塊（glycomodule），和一個預測的糖基磷脂醯肌醇（GPI）錨定基序。

他們證實Ens在助細胞質膜上不對稱分布，累積在絲狀器中，在那裡到達的花粉管與胚囊進行了通訊。EN14強有力且特異地與受體樣激酶FERONIA胞外域發生了互作，FERONIA定位在助細胞表面，已知至關重要地控制了花粉管接受。研究人員證實，野生型花粉管在進入五倍功能喪失EN突變體胚珠中後無法停止生長及爆裂，表明Ens在雌雄通訊和花粉管接受中起重要作用。並且，通過內源性啟動子過表達EN15可擾亂花粉管導向，降低生育力。

這些數據表明，雌性來源的ENODLs在雌雄通訊和受精中起著至關重要的作用。

來源：生物通/何嬙

推薦原文摘要：

Maternal ENODLs Are Required for Pollen Tube Reception in Arabidopsis

During the angiosperm (flowering-plant) life cycle, double fertilization represents the hallmark between diploid and haploid generations [ 1 ]. The success of double fertilization largely depends on compatible communication between the male gametophyte (pollen tube) and the maternal tissues of the flower, culminating in precise pollen tube guidance to the female gametophyte (embryo sac) and its rupture to release sperm cells. Several important factors involved in the pollen tube reception have been identified recently [ 2–6 ], but the underlying signaling pathways are far from being understood. Here, we report that a group of female-specific small proteins, early nodulin-like proteins (ENODLs, or ENs)……

作者簡介：

瞿禮嘉

2001-至今，北京大學生命科學學院 教授1997-2001，北京大學生命科學學院 副教授1995-1997，北京大學生命科學學院 講師

教育1995-1997, 英國John Innes Center 博士後1992-1995，北京大學 生物學 理學博士1989-1992，北京大學 生物學 理學碩士1985-1989，北京大學 生物學 理學學士

兼職

2006-至今, 植物分子遺傳國家重點實驗室學術委員會 委員2002-至今，北京大學蛋白質工程及植物基因工程國家重點實驗室 副主任2002-至今，北京大學北京核磁中心學術委員會 委員1999-至今，北大－耶魯植物分子遺傳及農業生物技術聯合研究中心 副主任

研究方向:主要有三個研究方向。首先，植物中調節植物體內激素水平的機制包括植物生長素的從頭合成、降解以及與糖分子和氨基酸形成輟合物。我們在分子和亞細胞水平研究植物激素的甲基化修飾與植物生長發育（包括葉片捲曲和種子萌發等）之間的調控關係，通過研究這種新的修飾方式可以幫助我們進一步理解植物激素的活性調控的複雜性，解決「激素多種調控方式是否參與其多種生物學功能」這一科學問題。同時植物分枝的調控也涉及生長素，也正在通過功能缺失突變體研究一些基因和途徑在這些分枝過程中的作用。其次，我們對由RING E3連接酶介導的的蛋白質泛素化修飾過程在雌雄配子體以及胚胎髮生髮育過程中的作用感興趣，目前正在通過反向遺傳學的方法進行研究。其三，我們正在系統地對擬南芥轉錄因子基因進行功能鑒定。

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