南农要闻

【前沿】梨自交不亲和性反应信号转导机制被发现

解密梨花粉管中的“生死对决”

2018-05-02来源:园艺学院作者:极速电竞官网(中国)官方网站梨工程技术研究中心

4月30日,国际著名学术期刊Plant Cell在线发表了极速电竞官网(中国)官方网站梨工程技术研究中心的最新研究成果《Phosphatidic acid counteracts S-RNase signaling in pollen by stabilizing the actin cytoskeleton》。该论文以极速电竞官网(中国)官方网站为第一完成单位,园艺学院毕业博士研究生陈建清为第一作者,吴巨友教授和张绍铃教授为共同通讯作者,由国家自然科学基金、国家科技支撑和中央高校基本研究业务费等项目资助。

“大家都知道,人类近亲结婚不利于优生优育,在没有婚姻法约束的自然界,许多植物经过漫长的进化与自然筛选,逐渐演化出了自交不亲和性(Self-Incompatibility; SI),抑制自交、促进异交,从而使得自然界更为丰富多彩。”极速电竞官网(中国)官方网站梨工程技术研究中心主任张绍铃教授介绍,“已有的研究证实,自然界中大概有60%的高等植物表现出自交不亲和性,不同植物自交不亲和的类型并不相同,其中大多数都属于基于S-RNase的配子体型自交不亲和性(S-RNase-based gametophyte self-incompatibility)这一类型。”

多种蔷薇科果树,包括梨、苹果、李、杏、甜樱桃等,都属于这种较为常见的自交不亲和性类型。通常情况下,同一梨品种间相互授粉不能正常结果,必须搭配不同品种相互授粉,才能获得应有的产量和品质。人工授粉用工量大、效率低、成本高,越来越难以满足当前生产的需求。因此,揭开梨自交不亲和性的神秘面纱,对于打破这种“同一品种无法通婚的魔咒”,实现梨产业节本增效、可持续生产具有重要价值。

国际上关于梨自交不亲和的研究由来已久,传统观点认为,雌蕊控制因子S-RNase的主要功能是降解自交不亲和花粉RNA。但是,S-RNase到底是通过什么来攻击花粉的?面对S-RNase的致命攻击,花粉又会如何应对?这些问题一直以来都是国际上未能突破的重点和难点。

“我们找到了梨S-RNase作用的新靶点——花粉肌动蛋白!”极速电竞官网(中国)官方网站园艺学院院长吴巨友教授介绍,“我们的研究证实,在自交不亲和性反应发生的过程中,S-RNase直接与肌动蛋白PbrAct1互作,将花粉管的微丝骨架从丝状结构解聚成点状结构,从而诱导自交不亲和的花粉管发生细胞凋亡,导致授粉受精失败。当然,花粉也并不是坐以待毙,感受到威胁的花粉管会迅速启动一套自我保护程序,通过PbrPLDδ1途径,显著提升花粉管中磷脂酸浓度,稳定微丝骨架的结构,对抗来自S-RNase的攻击。”该研究鉴定了自交不亲和性反应中S-RNase新的目标靶点,探明了花粉的应对策略,为深入了解梨自交不亲和性反应信号转导机制提供了全新的观点。

张绍铃教授领导的极速电竞官网(中国)官方网站梨工程技术研究中心长期从事梨种质资源与种质创新、基因组与功能基因挖掘、生殖生理与细胞信号转导、果实品质形成机制与调控等领域的研究。已相继在Genome Research、Plant Journal和New Phytologist等杂志上发表了多篇高水平研究论文,得到了国内外同行的高度关注和认可。

文章链接: http://www.plantcell.org/content/early/2018/04/30/tpc.18.00021


编辑:王亦凡

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