我校在植物有性生殖領域取得重要進展

近日，生命科學學院張彥教授團隊在著名綜合性研究期刊美國科學院院報《PNAS》上在線發表題為《銜接蛋白複合體1的G亞基（AP1G）通過調節助細胞液泡的酸化調控其介導的花粉管接納》的研究文章，該論文報道了銜接蛋白複合體1（AP1）的G亞基（AP1G）通過囊泡運輸途徑介導液泡酸化，從而調控助細胞介導的花粉管接納這一生物學過程。文章揭示了助細胞液泡酸化調控植物育性的分子機理，為深入理解植物有性生殖過程提供了重要理論基礎。

張彥教授與英國牛津大學Robert Grant-Downton教授交流

被子植物雙受精是指雄配子體花粉管將所攜帶的兩個精細胞輸送到胚囊中，分別與卵細胞和中央細胞融合，產生胚和胚乳，形成種子的過程。雙受精是種子和果實產量的基礎、是植物繁衍的關鍵。被子植物的雙受精過程依賴於配子體細胞的死亡：胚囊中兩個助細胞死亡造成適宜受精的微環境，同時花粉管爆裂從而釋放精細胞。這一過程被稱為花粉管接納。前期研究表明部分受體蛋白調控這一過程，但尚不清楚哪些細胞活動參與其中。

多年來，張彥教授團隊一直從事植物有性生殖方面的研究，利用分子生物學、遺傳學、細胞生物學及生物化學等技術手段，揭示植物生殖發育及生殖過程響應逆境脅迫的分子及細胞機理。

通過反向遺傳學、細胞學、分子生物學等手段，張彥研究團隊揭示了銜接蛋白複合體1G亞基(AP1G)通過調節助細胞液泡酸度，參與助細胞的死亡過程，從而介導花粉管接納這一信號途徑。AP1G在植物內膜系統中負責膜蛋白的亞細胞分揀。其功能喪失嚴重干擾了雌雄配子體的育性。研究表明AP1G參與助細胞在感受花粉管後的死亡過程，突變體因而不能使花粉管爆裂釋放精細胞，無法完成雙受精。進一步的遺傳學分析表明AP1G通過調控助細胞內質子泵的活性，改變助細胞液泡的酸度，從而影響花粉管接納。

該項研究通過揭示調控花粉管接納的關鍵胞內信號途徑，完善了對植物有性生殖過程的理解，還表明液泡酸度變化調控了細胞程序性死亡，為解析植物特異性的細胞死亡過程提供了重要信息。

張彥教授實驗室博士王家剛和碩士馮沖為該論文的共同第一作者，張彥為該論文的通訊作者，碩士劉海虹、博士馮強楠和李廈副教授也參與了課題的研究。此項工作受到國家重大科學研究計劃、自然科學基金面上項目、山東省自然科學傑出青年項目等經費的資助。

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