山東農業大學揭示ROPs蛋白調控擬南芥花粉萌發的重要機制

2023年4月，山東農業大學生命科學學院張彥和李廈教授團隊在《Plant Physiology》在線發表題為“RHO of plant proteins are essential for pollen germination in Arabidopsis”的研究論文，闡明了擬南芥BDR8及BDR9作為ROP的下游效應因子，在ROP調控花粉萌發過程中發揮關鍵作用。

花粉能否成功萌發是被子植物繁殖過程的一個重要環節。花粉萌發是一個細胞極性建立的過程，使無極性的花粉粒轉變為極性的花粉管，目前花粉萌發這一細胞極性建立的調控通路尚不清楚。本研究對擬南芥花粉中特異性表達的4個ROPs進行了CRISRP/Cas9基因組編輯，結果表明ROPs對花粉萌發過程中極性的建立至關重要。進一步通過全基因組ROP互作因子篩選，鑒定出花粉萌發中的2個ROP效應子，ROP結構域邊界（BDR）成員BDR8和BDR9，其功能缺失同樣導致花粉未萌發。BDR8和BDR9分布在成熟花粉粒的細胞溶質和營養核中，但重定位于萌發位點的質膜和生長花粉管的頂端質膜。它們在花粉萌發過程中的質膜重分布依賴于ROPs，反之則不然。此外，BDR8的強表達能夠部分恢復rop1突變體的花粉萌發，但對四突rop花粉的萌發無影響，表明其遺傳上位性。上述結果證實，ROP信號通路對于花粉萌發必不可少，這也支持了Rho GTPases在極性建立中的進化保守功能。