PNAS | 我室孙蒙祥教授团队揭示植物受精新机制

2022年11月2日我室孙蒙祥教授团队在PNAS在线发表了题为“DMP8 and 9 regulate HAP2/GCS1 trafficking for the timely acquisition of sperm fusion competence” 的研究论文，该论文揭示了精细胞感受卵细胞的信号，通过精细胞特异表达的膜蛋白DMP8/9介导HAP2从内膜到细胞膜重定位来调控精卵融合的分子机制。

之前的研究表明，在拟南芥中，精细胞释放到胚囊后，卵细胞分泌的小肽EC1会诱导精细胞激活，从而使融合子HAP2/GCS1从内膜转运到精细胞膜表面来参与精卵融合【4】。作者首先从体外EC1处理实验以及体内原位观察发现，在dmp8/9双突中HAP2的细胞膜的重定位存在缺陷。同时精细胞体内共定位实验表明，在EC1处理的情况下DMP9与HAP2可以共同转运到精细胞膜表面。作者进一步证明了HAP2可以与DMP8和DMP9直接相互作用。表明精细胞响应卵细胞分泌的小肽信号-EC1,介导精细胞中HAP2从内膜到细胞膜的转运过程来调控精卵融合。

此外，作者还证明了DMP8和DMP9的功能在种子植物中广泛保守。研究者从烟草中克隆到了3个拟南芥DMP9的同源基因，并证实了其在精细胞中特异表达并参与了精细胞与卵细胞以及中央细胞的融合。利用不同物种DMP9同源基因恢复拟南芥dmp8/9突变体育性实验发现，来自被子植物-无油樟、大豆以及烟草的DMP9都可以完全恢复拟南芥突变体的败育表型，而来自衣藻以及苔藓的不能恢复。来自西加云杉的DMP不仅可以与拟南芥HAP2相互作用，并且可以部分恢复拟南芥dmp8/9受精缺陷的表型，这就暗示了在裸子植物从它们的姐妹植物分支分化之前，种子植物利用DMP作为HAP2伴侣蛋白来完成HAP2细胞膜转运这套机制可能已经存在。

综上所述，该研究通过解析DMP8/9在精卵融合中的分子功能，揭示了精细胞在受精前激活从而具有融合能力的分子基础，为卵细胞与精细胞相互作用的分子信号通路增加了新的一环。

杂交水稻全国重点实验室博士后王伟和已毕业博士（现为武汉轻工大学生命科学与技术学院青年教师）熊晗仙博士为该论文共同第一作者，孙蒙祥教授为论文通讯作者。我室赵鹏教授和彭雄波教授也参与了该项研究。该研究受到国家自然科学基金的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1073/pnas.2207608119