AtPTB1调控雄配子体停止生长与爆裂的分子机制

Interaction between the male and female gametophyte is an important step of angiosperm sexual reproduction. Studying the mechanism underlying it is the frontier of reproductive and developmental biology with a theoretical significance. We are concerned about and focus on the cell recognition between the female gametophyte and male gametophyte during fertiization process. we get an mutant which sperm cells can not be released for its pollen tube keep growth and could not broken after entering the embryo sac. The mutant gene was identified and named POLLEN TUBE BURST1 (PTB1). The complementation experiment indicated that the mutation of PTB1 gene responsible for the ptb1 phenotype. We performed reciprocal crosses between heterozygous ptb1/PTB1 and wild-type plants and the results suggest female gametophytic control for ptb1. In order to understand how PTB1 regulate pollen tube growth and burst, we are ready to examine whether PTB1 interact with the known regulatory genes (such as FER, etc.) involved in the process of pollen tube burst. In addition, we will identify proteins interaction with PTB1. The study will help us to identify the proteins which play an important role controlling pollen tube burst as well as uncover the signal pathway.

被子植物雄、雌配子体间的相互作用是有性生殖的重要环节，也是当今生殖发育生物学研究的前沿和热点，具有重要的理论意义。我们一直关注和致力于受精过程中的细胞识别研究，并在前期工作中得到一个突变体，其花粉管进入胚囊后不能爆裂释放精细胞。通过PCR方法找到了T-DNA插入位点，其编码基因我们命名为POLLEN TUBE BURST1 (PTB1)。野生型基因全长恢复实验证明PTB1功能缺失导致花粉管不爆裂。与野生型正反交证明是雌配子体的突变导致花粉管不爆裂。为了了解PTB1通过调控下游哪些基因的表达来调控花粉管生长和精子的释放， 我们拟在本课题重点研究PTB1是否与已知的调控这一过程的基因（如 FER等）相关并分离鉴定PTB1相互作用蛋白，以探讨其调控机制。该研究将明确PTB1参与雄配子体停止生长与爆裂的分子调控机制，揭示花粉管爆裂过程中起重要作用的蛋白并增进对其调控机制的理解。

被子植物雄、雌配子体间的相互作用是有性生殖的重要环节，也是当今生殖发育生物学研究的前沿和热点，具有重要的理论意义。我们在前期工作中得到一个突变体，其花粉管进入胚囊后不能爆裂释放精细胞。通过PCR方法找到了T-DNA插入位点，其编码基因我们命名为POLLEN TUBE BURST1 (PTB1)。野生型基因全长恢复实验证明PTB1功能缺失导致花粉管不爆裂。与野生型正反交证明是雌配子体的突变导致花粉管不爆裂。本课题的研究目标是：通过AtPTB1及其相互作用蛋白的功能分析，解析AtPTB1参与调控雄配子体停止生长与爆裂的分子机制。.在受基金委资助的四年中，我们认真地按照原计划内容进行研究，并达到了预期目的。突变体植株ptb1的雌配子体显示出与feronia(fer)突变体类似的表型，即花粉管不能完成破裂，并持续地在胚囊中生长，不能释放精细胞。PTBI显示在助细胞中大量表达，这些结果暗示FERONIA与PTB1可能位于统一信号通路。我们研究了FERONIA蛋白在ptb1中的定位，发现FERONIA不能正确定位到助细胞的丝状器。我们通过生物信息学分析发现AtPTB1编码寡糖基转移酶复合体(oligosaccharyltransferase,OST) 的一个亚基OST48。已知OST复合体在内质网中负责蛋白质的N糖基化修饰。FERONIA蛋白胞外结构域存在假定的N糖基化修饰位点，进一步的生化实验结果显示在野生型中FER确实存在糖基化修饰。我们进一步的糖基化位点定点突变实验结果显示FERONIA基因糖基化位点对其行使功能是必需的。根据以上结果，我们认为PTB1通过糖基化修饰FERONIA从而调控花粉管接受这一生物学过程。.在该项目资助下，我们在Journal of Experimental Botany和Journal of Integrative Plant Biology等SCI刊物上发表论文6篇。