花粉管顶端生长速度的分子调控机制

顶端生长可能是最快的细胞线性生长模式。花粉管细胞的顶端生长是显花植物有性生殖的重要环节，其速度直接影响受精成败。本研究组前期研究工作显示花粉受体激酶LePRK2表达降低会导致花粉管生长速度变慢。本申请拟在此基础上进一步研究调控花粉管生长速度的分子机制。根据初步实验结果提出三种假说进行验证:1.通过调控花粉管顶端活性氧的累积调节生长速度；2.通过调节花粉管质膜定位的质子泵活性调节生长速度；3.通过小G蛋白鸟苷转移因子KPP与钙离子吸收调节生长速度。本课题在已有的KPP过表达、花粉管各细胞器定位荧光标记等转基因材料基础上，利用已建立的免疫共沉淀、串联质谱等系统，采用遗传学、细胞学和生化多种手段鉴定出直接参与调控花粉管生长速度的新分子以及它们与NADPH oxidase、质子泵、KPP、小G蛋白等多个途径之间的相互关系。本课题研究将使我们更清楚地理解细胞如何能够更快生长的分子调控机制。

显花植物的花粉管能以顶端生长的方式快速线性延伸。本课题基于以往研究发掘出的参与番茄花粉管生长速度调控的候选基因，从“花粉管是如何快速生长的？”这一基本科学问题出发，围绕“检验活性氧、质子泵和KPP蛋白在调控花粉管生长速度机制中的功能，为分子设计操控花粉管生长速度提供精细蓝图”的研究目标，构建了番茄花粉管内氧化还原动态的活体观测系统，解析花粉受体激酶LePRK胞内结合蛋白KPP相关复合物调控花粉管生长速度的机制，并合作发表论文一篇：Wang C, Gui CP, Liu HK, Zhang D, Mosig A. (2013) An image skeletonization-based tool for pollen tube morphology analysis and phenotyping. J. Integr. Plant Biol. 55(2), 131–141.，为花粉管研究提供有效工具。