囊泡运输途径调控胚珠的发育过程取得新进展
发布时间:2016-09-09 浏览次数:

2016年8月19日,张彦课题组在《PLoS Genetics》上在线发表题为“HAPLESS13-Mediated Trafficking of STRUBBELIG Is Critical for Ovule Development in Arabidopsis” 的研究文章。该研究论文报道了衔接蛋白复合体1(AP1)的中间亚基HAPLESS13通过囊泡运输途径介导类受体激酶SUB的亚细胞定位从而调控胚珠的发育。张彦教授为该论文的通讯作者。

胚珠是种子的前体,它发育正常与否直接关系着植物的繁衍以及种子的产量和质量。胚珠是植物体中比较特殊的一个器官,它包含双倍体的孢子体和单倍体的雌配子体。雌配子体完成双受精后发育成胚和胚乳,孢子体发育成种皮。胚珠发育的过程是被精细调控的。

胞内蛋白的分拣依赖于货物蛋白自身的分拣序列和识别这一序列的分子机制。衔接蛋白复合体(AP)在识别分拣序列的过程中起着至关重要的作用。衔接蛋白复合体是异源四聚体,包括两个大亚基(γ和β,一个中间亚基(µ和一个小亚基。其中µ亚基主要负责货物的识别。2013年,张彦实验室通过遗传学和细胞生物学的方法发现了拟南芥中AP1的 µ亚基HAPLESS13参与调控了囊泡运输途径,但是HAPLESS13是否参与胚珠的发育过程还不清楚。

在这项研究中,表型分析表明突变体hap13-1的胚珠珠被发育出现异常,珠被细胞的极性生长和分裂不能够正常进行,导致胚囊暴露在外,且影响了胚囊中七细胞八核结构的发育,进而导致突变体的胚珠对花粉管的吸引减弱,造成不育。但是在HAPLESS13杂合突变体中,胚珠的发育并没有出现异常,这表明hap13-1胚珠发育的异常是由于孢子体造成的,且暗示了孢子体和配子体之间存在某种信号的交流。为了验证HAPLESS13在胚珠发育过程中的功能,利用RNAi技术组织特异性的降低HAPLESS13的表达,RNAi植株的胚珠出现了和hap13-1类似的表型,且也影响了胚囊的发育。进一步的研究发现类受体激酶SUB在hap13-1的胚珠中的亚细胞定位出现了异常,在根中同样如此。以上结果表明 HAPLESS13参与调控胚珠的发育很有可能是通过介导SUB的囊泡运输实现的。

该文章利用分子、细胞和遗传学等手段探究了植物中HAPLESS13在调控胚珠发育过程中的作用,为研究胚珠发育的调控机理提供了新线索。

张彦实验室博士生王家刚为该论文的第一作者,硕士生冯冲、刘海虹,博士后葛福荣,李厦老师和中国科学院遗传与发育研究所的李红菊博士也参与了课题的研究。此项工作受到国家重大科学研究计划,山东省自然科学基金面上项目,山东省自然科学杰出青年项目等经费的资助。

http://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1006269