北京大学Cell子刊揭示重要因子

　　

生物通报道  来自北京大学生命科学学院的研究人员，在拟南芥中鉴别出了两种新的膜结合受体样激酶（receptor-like kinase，RLK）：LIP1和LIP2，并证实它们是控制花粉管引导的重要因子，相关论文发表在5月16日的《当代生物学》（Current Biology）杂志上。

北京大学****瞿礼嘉 (Li-Jia Qu)教授是这篇论文的通讯作者。其主要研究方向包括植物激素甲基化的生物学功能,拟南芥叶片发育、分枝及雌雄配子体发育的分子生物学,以及水稻对稻瘟病抗性的分子生物学研究。

在动物和植物中，雄性配子与雌性配子之间的相互融合是有性生殖过程的重要阶段。不同于动物，显花植物中的精细胞与卵细胞分别存在于在花粉粒和多细胞胚囊中。通过雌蕊组织与花粉管相互作用，使得花粉管定向生长并最终到达胚囊，这一过程就称之为花粉管引导（Pollen tube guidance），它是显花植物受精的必要条件。

长久以来，探索与花粉管引导相关的各个方面的信息一直是科学研究的热点。花粉管中的受体精确感知胚珠发出的引导信号对于花粉管引导至关重要。借助于植物细胞生物学、遗传学和分子生物学研究，近期已发现了一些控制花粉管引导的胚珠分泌肽，例如玉米EA1（EGG APPARATUS1）、蓝猪耳LURE1/LURE2和拟南芥CRP810_1/AtLURE1，但目前对于这些受体仍知之甚少。

在这篇文章中，研究人员鉴别出了两种优先表达于拟南芥花粉管中RLKs基因：LIP1和LIP2，证实它们参与控制了花粉管引导。LIP1和LIP2通过棕榈酰化作用锚定到花粉管顶端的膜上，是它们在花粉管中发挥功能的必要条件。研究人员证实，同时失活LIP1和LIP2，可损害花粉管引导至珠孔，显著降低了胚珠分泌肽信号AtLURE1对于花粉管的引力。

这些研究结果表明，LIP1和LIP2是感知雌性AtLURE1信号，实现花粉管引导的花粉管受体复合物的两个至关重要的元件。

新研究揭示了控制花粉管引导过程的两个重要蛋白，为研究花粉管引导分子机制提供了重要的研究基础，将有助于我们更深入地了解植物受精这一生命周期的重要环节，阐明植物发育的关键机制。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Membrane-Bound RLCKs LIP1 and LIP2 Are Essential Male Factors Controlling Male-Female Attraction in Arabidopsis

Successful sexual reproduction in animals and plants requires communication between male and female gametes. In flowering plants, unlike in animals, eggs and sperm cells are enclosed in multicellular embryo sacs and pollen grains, respectively [1]; guided growth of the pollen tube into the ovule is necessary for fertilization [2]. Pollen tube guidance requires accurate perception of ovule-emitted guidance cues by the receptors in pollen tubes [2,3,4]. Although several ovule-secreted peptides controlling pollen tube guidance have recently been identified, i.e., maize EGG APPARATUS1 (EA1) [5], Torenia LURE1/LURE2 [6], and Arabidopsis CRP810_1/AtLURE1 [7], little is known about the receptors. Here, we identified two receptor-like kinase (RLK) genes preferentially expressed in Arabidopsis pollen tubes, Lost In Pollen tube guidance 1 (LIP1) and 2 (LIP2), which are involved in guidance control of pollen tubes. LIP1 and LIP2 were anchored to the membrane in the pollen tube tip region via palmitoylation, which was essential for their guidance control. Simultaneous inactivation of LIP1 and LIP2 led to impaired pollen tube guidance into micropyle and significantly reduced attraction of pollen tubes toward AtLURE1 [7]. Our results suggest that LIP1 and LIP2 represent essential components of the pollen tube receptor complex to perceive the female signal AtLURE1 for micropylar pollen tube guidance.

作者简介：

瞿礼嘉 博士

北京大学 教授
北京大学蛋白质工程及植物基因工程国家重点实验室 副主任
北大－耶鲁植物分子遗传及农业生物技术联合研究中心 副主任

本实验室主要兴趣在于：
1 植物激素甲基化的生物学功能研究
2 拟南芥叶片发育、分枝及雌雄配子体发育的分子生物学研究
3 水稻对稻瘟病抗性的分子生物学研究
 
植物激素对于植物发育的很多方面都很重要，而植物中也进化出了若干种机制来调节植物体内激素的水平，这些机制包括植物生长素的从头合成、降解以及与糖分子和氨基酸形成辍合物。我们实验室在分子和亚细胞水平研究植物激素的甲基化修饰与植物生长、发育之间的调控关系，通过研究这种新的修饰方式可以帮助我们进一步理解植物激素的活性调控的复杂性，解决“激素多种调控方式是否参与其多种生物学功能”这一科学问题。同时，我们实验室还对植物叶片的发育、分枝以及雌雄配子体的发育过程的调控分子机理感兴趣，也正在通过功能缺失突变体研究一些基因和途径在这些发育过程中的作用。除了拟南芥以外，我们在另一个单子叶植物水稻中，主要关注水稻对真菌病害稻瘟病的抗性产生、保持以及进化的分子机理。