一类新型植物微管结合蛋白的功能分析

植物细胞的结构和形态是其执行功能的基础，而植物细胞的形态建成是通过对其生长过程的控制而实现的。微管结合蛋白通过调控微管骨架的动态和组织方式以控制植物细胞的生长过程，并进一步影响植物细胞的形态建成和功能，因此，微管结合蛋白的研究对阐明植物细胞如何形成特定的形态结构并实现其功能有重要意义。本项目在本实验室发现一类对植物细胞的生长和形态建成有重要作用的，具有V-V-E-K-K-N/E-E重复基序的新型植物微管结合蛋白的基础上，提出从水稻、烟草等作物中鉴定新的具有该重复基序的植物微管结合蛋白；分析该类蛋白的蛋白结构以及微管结合域的特征；阐明这类蛋白对微管和微丝动态和组织的调控作用；以及它们的活性调控机制；并进一步研究它们在植物细胞形态建成中的生理功能和作用机理。本研究项目对阐明植物细胞形态建成过程中微管结合蛋白的调控机理有重要的科学理论意义。

植物的花粉管必须进入胚珠才能进行受精过程。之前已有报道，微丝，微丝结合蛋白以及顶端钙离子梯度对于花粉管的顶端极性生长都是重要的调控因子。然而，如何调控花粉管的生长方向还不是很确定。我们之前曾经报导过一个拟南芥微管结合蛋白MAP18，通过调控周质微管组织来影响细胞生长。MAP18基因在花粉管中有很高的表达量，暗示MAP18可能参与了花粉管的生长调控。.在本研究中，我们证明了MAP18通过影响微丝组织而非微管来影响花粉管生长。体外生化实验证明MAP18具有在在Ca2+存在时切割微丝的能力。过表达MAP18和map18突变体的花粉管顶端微丝动态和组织异常，并导致了花粉管生长方向的异常，不能准确的进入胚珠进而影响了结实。MAP18点突变蛋白证明其切割微丝的活性对于调控花粉管生长方向是至关重要的。因此，该项目的重要研究结果证明了MAP18依赖钙离子切割微丝从而调控拟南芥花粉管生长方向的分子机制。