Nature Communications｜我室赵鹏教授课题组揭示了花粉在水合过程中维持细胞完整性的作用机制

２０２２年１月１０日，Ｎａｔｕｒｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ在线发表了武汉大学生命科学学院赵鹏教授课题组题为“ＳＹＰ７２　ｉｎｔｅｒａｃｔｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｃｈａｎｎｅｌＭＳＬ８　ｔｏ　ｐｒｏｔｅｃｔ　ｐｏｌｌｅｎ　ｆｒｏｍ　ｈｙｐｏｏｓｍｏｔｉｃ　ｓｈｏｃｋ　ｄｕｒｉｎｇ　ｈｙｄｒａｔｉｏｎ”的重要成果，该工作揭示了花粉在水合过程中适应渗透压改变以维持细胞完整性的调控机制。

被子植物的有性生殖过程中，成熟花粉萌发形成花粉管，将精细胞送至胚囊完成受精作用。通常情况下，花粉成熟后会处于高度干燥脱水的休眠状态，落到亲和柱头上则会快速吸水膨胀，体积显著增加，使得处于静息状态的花粉粒活化，从而启动萌发形成花粉管。因此，水合活化是花粉萌发形成花粉管的先决步骤。然而，干燥的花粉粒在水合作用过程中如何适应水合作用带来的渗透压冲击，保持细胞完整性，目前仍知之甚少。

该课题组研究发现花粉特异表达的Ｑｃ－ＳＮＡＲＥ　蛋白　ＳＹＰ７２是花粉适应水合过程中低渗冲击的关键调控因子。ｓｙｐ７２突变体与野生型一样，能够形成形态正常且有活力的成熟花粉，但在水合过程中表现出缺陷。ｓｙｐ７２突变体花粉在水合过程中细胞膜迅速破裂，不能成功启动萌发。进一步研究发现ＳＹＰ７２可以与机械敏感的离子通道蛋白ＭＳＬ８相互作用，从而调控ＭＳＬ８定位到细胞膜上发挥作用，以响应低渗冲击。进化分析发现，ＳＹＰ７２同源基因广泛存在于藻类、苔类、藓类、蕨类、裸子植物及被子植物中。遗传互补实验表明，从藻类到被子植物的ＳＹＰ７２同源蛋白具有保守的分子功能，都能够回补拟南芥ｓｙｐ７２突变体花粉在水合过程中细胞膜破裂的缺陷，从而揭示了一条进化上保守的分子调控途径，为创建农作物人工雄性不育系提供了新的思路。

武汉大学周雪妹博士后为该论文第一作者，博士生郑一帆、李海明，硕士生王玲、郭莹莹、李梦迪为论文共同作者，赵鹏教授为责任作者。武汉大学孙蒙祥教授参与指导了此项工作。此项研究受到国家自然科学基金，中央高校基本科研业务费专项资金和万人计划青年拔尖人才项目的资助。

原文链接：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎａｔｕｒｅ．ｃｏｍ／ａｒｔｉｃｌｅｓ／ｓ４１４６７－０２１－２７７５７－９