通过体内移植实验研究了花药室液对花粉外壁自组装的影响

《Planta》：The influence of anther locular fluid on exine self-assembly, investigated by in vivo transplantation experiments

实验通过体内移植微孢子并操控花粉囊液体环境，证实物理化学相互作用与基因表达共同调控花粉外壁（exine）的三维超微结构发育。前期体外实验表明自组装相分离过程可独立生成类似花粉外壁结构，新实验在活体植物中验证了此机制，发现基因表达虽为根本，但物理化学因素（如表面活性剂干预）对exine形貌具有显著影响，揭示生物形态多样性由多因素协同作用驱动。

　　

摘要

主要结论

在活体中进行的微孢子移植实验以及对花药腔内液体的操作，证实了物理化学过程与基因表达在塑造发育中的花粉外壁（即外层结构）三维超微结构方面的复杂相互作用。

摘要

我们的目标是了解花粉外壁（pollen wall的外层）发育的潜在机制，这是植物中最复杂的细胞壁之一。直到发现观察到的各个阶段本质上与胶束自组装过程的顺序相吻合之前，这些过程的控制机制一直不明确。为了验证这一点，之前进行了一系列体外实验（Gabarayeva等人，Ann Bot 123:1205–1218, 2019；Gabarayeva等人，New Phytol 225:1956–1973, 2020），在这些实验中，通过自组装在胶体混合物中生成了类似花粉外壁的图案，且没有基因组的参与。这些在“试管”中进行的实验结果表明，物理化学相互作用、相分离和自组装能够生成类似花粉外壁的图案。这里描述的新实验是在活体植物中进行的，目的是改变花药腔内的环境，观察其对花粉外壁发育过程的影响，并验证体外实验所暗示的物理化学相互作用是否确实起着重要作用。在第一个实验中，将Borago officinalis的早期微孢子四联体移植到Cucurbita maxima的花药中。在第二个实验中，向Cucurbita的花药中注入了一种表面活性剂混合物以改变自组装的环境。几天后，固定花药并用透射电子显微镜（TEM）进行了观察。实验结果证实了我们之前的发现：尽管发育中的微孢子和花药中的基因表达至关重要，但物理化学力量也在花粉外壁的发育中起着重要作用。正是这些控制因素之间的相互作用，支撑了孢子体（sporoderms）中观察到的丰富形态多样性。

主要结论

在活体中进行的微孢子移植实验以及对花药腔内液体的操作，证实了物理化学过程与基因表达在塑造发育中的花粉外壁三维超微结构方面的复杂相互作用。

摘要

我们的目标是了解花粉外壁（pollen wall的外层）发育的潜在机制，这是植物中最复杂的细胞壁之一。直到发现观察到的各个阶段本质上与胶束自组装过程的顺序相吻合之前，这些过程的控制机制一直不明确。为了验证这一点，之前进行了一系列体外实验（Gabarayeva等人，Ann Bot 123:1205–1218, 2019；Gabarayeva等人，New Phytol 225:1956–1973, 2020），在这些实验中，通过自组装在胶体混合物中生成了类似花粉外壁的图案，且没有基因组的参与。这些在“试管”中进行的实验结果表明，物理化学相互作用、相分离和自组装能够生成类似花粉外壁的图案。这里描述的新实验是在活体植物中进行的，目的是改变花药腔内的环境，观察其对花粉外壁发育过程的影响，并验证体外实验所暗示的物理化学相互作用是否确实起着重要作用。在第一个实验中，将Borago officinalis的早期微孢子四联体移植到Cucurbita maxima的花药中。在第二个实验中，向Cucurbita的花药中注入了一种表面活性剂混合物以改变自组装的环境。几天后，固定花药并用透射电子显微镜（TEM）进行了观察。实验结果证实了我们之前的发现：尽管发育中的微孢子和花药中的基因表达至关重要，但物理化学力量也在花粉外壁的发育中起着重要作用。正是这些控制因素之间的相互作用，支撑了孢子体（sporoderms）中观察到的丰富形态多样性。