...等揭示雌蕊柱頭分泌小肽STIG1通過結合磷脂醯肌醇促進花粉管生長

2020-12-06 生物谷

6月18日，中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所唐威華研究組在Plant Cell 雜誌上在線發表題為Tomato Pistil Factor STIG1 Promotes in Vivo Pollen Tube Growth by Binding to Phosphatidylinositol 3-Phosphate and the Extracellular Domain of the Pollen Receptor Kinase LePRK2 的學術論文。該研究發現STIG1作為雌蕊柱頭分泌的信號小肽，能夠結合位於花粉管表面的磷脂醯肌醇3-磷酸（PI3P），進而激活花粉特異受體激酶LePRK2所介導的信號轉導，促進雌蕊中花粉管生長。

花粉管的快速生長對於顯花植物的有性生殖至關重要。雖然許多植物的花粉在含有硼酸、鈣離子和蔗糖的培養基中也能夠萌發和快速生長，但是體外培養所能達到生長速率遠遠比不上其在雌蕊中的生長速率。花粉特異受體激酶(Pollen receptor kinases， LRR-RLKs)是一類定位於細胞表面的受體激酶，被認為在花粉對外界信號的感知、花粉管本身極性生長的調控等過程中起作用。該研究組之前從番茄雌蕊柱頭組織中鑑定到一個能夠與番茄花粉受體激酶LePRK2相互作用的分泌蛋白STIG1。有意思的是，體外培養條件下，外加STIG1能夠促進花粉管的生長，但其在體內是否有功能，如何發揮功能還是未知的。

在最新發表的論文中，作者發現STIG1在柱頭上會被剪切加工成一個約7 kDa的成熟肽段。當花粉在柱頭萌發，成熟的STIG1肽段會富集到花粉管表面發揮作用。STIG1表達量的降低，使得花粉管生長變慢。用STIG1重組蛋白同時處理野生型和LePRK2 antisense的花粉發現，LePRK2 antisense的花粉對STIG1的響應度變弱。並且，研究人員還將STIG1與LePRK2胞外域相互作用的區段定位到成熟肽段中的四個胺基酸殘基上。另外，通過磷脂結合試驗，研究人員在STIG1成熟肽段中檢測到兩個磷脂肌醇結合位點，分別能夠結合PI4P和PI3P。進一步的實驗證據表明，STIG1能夠結合位於花粉管表面的PI3P。利用能夠指示體內氧化還原(Redox)水平變化的roGFP，研究者還發現STIG1能夠促進花粉管內氧化還原水平上升，並且這一過程同時依賴於PI3P和LePRK2。該研究明確了STIG1作為一類新的肽類激素，通過與花粉受體激酶LePRK2的相互作用，能夠促進花粉管生長。STIG1能夠結合磷脂醯肌醇PI3P也豐富了我們對肽類激素信號轉導的認識，對於人們了解PI3P功能提供了新的線索。

該研究得到了國家自然科學基金委、國家科技部的經費支持。（生物谷Bioon.com）

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