RING-finger家族成员LOSTMAN的功能及其影响拟南芥花粉管导向的分子机制

本申请利用反向遗传学的方法对RING E3连接酶家族成员的突变体进行分析和筛选，鉴定得到了一个影响受精时花粉管导向的突变体lostman，带有突变基因型的花粉管无法伸入珠孔完成受精,突变体中与该表型相关的基因命名为LOSTMAN,此基因的三个T-DNA插入突变体均表现出相似的花粉管导向缺陷表型,为我们提供了一个研究蛋白降解途径参与受精过程雌雄配子识别的好材料。本申请计划用遗传学、生化及分子生物学的方法对lostman突变体进行深入的研究，鉴定LOSTMAN的功能和作用模式，筛选与LOSTMAN蛋白相互作用的因子，寻找其可能的降解底物蛋白，从分子水平上揭示LOSTMAN基因调控花粉管导向的机制，这对于完善受精过程的雌雄配子体识别机制具有重要的意义。

对有花植物而言，花粉管导向性生长进入胚珠的珠孔端是其受精成功所必需的。花粉管的导向性生长被认为是通过精确地感应来自雌性生殖器官的信号来控制的。目前已经发现了一些被子植物中的雌性信号，但是雄性器官即花粉管究竟如何感应这样信号还不是很清楚。我们通过正向遗传学的筛选，找到了一个可能的控制雌雄识别的雄性因子，编码该因子的基因的突变会导致花粉管的导向生长出现缺陷，我们将这个基因命名为LOSTMAN1。LOSTMAN1基因编码了一个RING finger家族的蛋白，这个蛋白在花粉管中定位在胞内体和液泡膜上。细胞学观察表明，lostman1突变体花粉管中，从质膜到液泡膜的内膜系统运输能力下降。同时，我们找到了两个可以与LOSTMAN1相互作用的RLCK家族蛋白，LIP1和LIP。尽管LIP1和LIP2蛋白都没有跨膜结构域，这两个蛋白可以通过各自在N端预测的棕榈酰化位点锚定在花粉管的细胞膜上。LIP1主要通过激酶结构域和LOSTMAN1相互作用，而且能够在体外磷酸化LOSTMAN1蛋白。 lip1 lip2 双突变体同样也出现了与lostman1突变体类似的花粉管导向异常表型。这些结果暗示着，LOSTMAN1和其互作蛋白LIP1/2很有可能在花粉管尖端作为受体复合体的关键组分，负责接收雌性器官的信号，从而控制受精过程中的花粉管导向生长。