山东农业大学揭示ROPs蛋白调控拟南芥花粉萌发的重要机制

2023年4月，山东农业大学生命科学学院张彦和李厦教授团队在《Plant Physiology》在线发表题为“RHO of plant proteins are essential for pollen germination in Arabidopsis”的研究论文，阐明了拟南芥BDR8及BDR9作为ROP的下游效应因子，在ROP调控花粉萌发过程中发挥关键作用。

花粉能否成功萌发是被子植物繁殖过程的一个重要环节。花粉萌发是一个细胞极性建立的过程，使无极性的花粉粒转变为极性的花粉管，目前花粉萌发这一细胞极性建立的调控通路尚不清楚。本研究对拟南芥花粉中特异性表达的4个ROPs进行了CRISRP/Cas9基因组编辑，结果表明ROPs对花粉萌发过程中极性的建立至关重要。进一步通过全基因组ROP互作因子筛选，鉴定出花粉萌发中的2个ROP效应子，ROP结构域边界（BDR）成员BDR8和BDR9，其功能缺失同样导致花粉未萌发。BDR8和BDR9分布在成熟花粉粒的细胞溶质和营养核中，但重定位于萌发位点的质膜和生长花粉管的顶端质膜。它们在花粉萌发过程中的质膜重分布依赖于ROPs，反之则不然。此外，BDR8的强表达能够部分恢复rop1突变体的花粉萌发，但对四突rop花粉的萌发无影响，表明其遗传上位性。上述结果证实，ROP信号通路对于花粉萌发必不可少，这也支持了Rho GTPases在极性建立中的进化保守功能。