責編 | 王一
花粉萌發和花粉管生長是植物進行有性生殖和完成雙受精作用的關鍵步驟。由微絲骨架系統介導的細胞壁組分的定向運輸，對於維持花粉管的極性生長至關重要。然而，細胞壁組分在花粉細胞中分選和運輸的分子機制在很大程度上仍然未知。
前期，北京師範大學任海雲教授團隊發現AtFH5作為微絲結合蛋白Formin家族的成員之一，在花粉萌發中定位於分泌囊泡並介導微絲聚合，以此驅動囊泡的運輸和花粉萌發位點的選擇。長久以來，關於Formin蛋白的研究都集中於其C端結構域對微絲骨架的動態調控機制，然而有關其N端的功能則鮮有報道。
近日，任海雲教授團隊在PNAS上發表了題為“AtFH5 recruits and transports the arabinogalactan protein AGP23 to maintain the tip growth of pollen tube”的研究論文，揭示了AtFH5在花粉萌發和花粉管生長中透過其N端結構域介導細胞壁組分AGP23分選和運輸的新功能。
在該項研究中，研究團隊透過對AtFH5 互作蛋白的篩選，鑑定到阿拉伯半乳聚糖蛋白AGP23，並透過生化手段證明AtFH5的N端胞外域中的EXT基序是其與AGP23互作的關鍵。遺傳學研究發現agp23與atfh5突變體表現出類似的表型，表明二者在調控花粉萌發和花粉管生長中具有協同作用。進一步顯微觀察發現，AGP23與AtFH5共定位，且AtFH5的N端胞外域缺失會破壞AGP23的動態變化及其在細胞壁的定位，表明AGP23是透過AtFH5標記的囊泡分選和運輸的。此外，細胞學和遺傳學證據表明AtFH5和AGP23在花粉管生長調控細胞壁組分的正確沉積，從而維持花粉管細胞壁的功能完整性。總之，這一研究豐富了人們對植物Formin蛋白功能機制的理解，併為細胞壁組分的分選及運輸機制提供了新見解。
北京師範大學任海雲教授和張凡凡副教授為該論文的共同通訊作者，博士研究生李江為第一作者，博士研究生範立剛、楊婷、張樸之、已畢業博士研究生阮華強、李逸豪講師、王婷副教授和張毅教授參與了該項研究。該工作得到了國家自然科學基金專案的資助。
參考文獻
Jiang Li, Ligang Fan, Ting Yang, Puzhi Zhang, Huaqiang Ruan, Yihao Li, Ting Wang, Yi Zhang, Fanfan Zhang, Haiyun Ren. AtFH5 recruits and transports the arabinogalactan protein AGP23 to maintain the tip growth of pollen tube. PNAS, 2024, 10.1073/pnas.2410607121.
Huaqiang Ruan, Ting Wang, Haiyun Ren, Yi Zhang. AtFH5-labeled secretory vesicles-dependent calcium oscillation drives exocytosis and stepwise bulge during pollen germination. Cell Reports, 2023, 42(11): 113319.
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Chang Liu, Yi Zhang, Haiyun Ren. Actin polymerization mediated by AtFH5 directs the polarity establishment and vesicle trafficking for pollen germination in Arabidopsis. Molecular Plant, 2018, 11(11): 1389-1399.
論文連結：
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2410607121
