擬南芥甘露糖基轉移酶ABNORMAL POLLEN TUBE GUIDANCE1參與花粉管的珠孔導向和胚早期發(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來自于母本的導向信號從而準確生長到達胚珠等。
　　為研究花粉管導向胚珠生長的分子調控機制，我們分離了一個擬南芥花粉管導向異常的轉移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?；ソ粚嶒炛?，當突變體做母本，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向異常。這些導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。這些結果表明aptg1花粉管在響應珠孔引導信號的過

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。熒光共標記實驗表明APTG1定位在內質網上。
　　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膜和細胞質區(qū)域，參與調節(jié)花粉管的生長和花粉管導向胚珠。aptg1突變的花粉管中，COBRA-LIKE10喪失在花粉管頂端質膜的定位，暗示APTG1參與的GPI錨合成對COBRA-LIKE10在花粉管的質膜定位中起重要作用。
　　通