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厦门大学田惠桥教授来我校讲学

发布时间:2019-05-07 06:39编辑:科技产品浏览(78)

    6月4日下午,厦门大学田惠桥教授应邀来我校讲学。田教授在生物西楼206会议室作了一场主题为“高等植物受精机制研究”的学术报告。生命科学学院相关领导、教师代表、研究生、本科生等100余人聆听了此次报告会。

    2013年5月16日,生命科学学院瞿礼嘉研究组在《Current Biology》在线发表题为“Membrane-Bound RLCKs LIP1 and LIP2 Are Essential Male Factors Controlling Male- Female Attraction in Arabidopsis”的研究论文,首次报道了在模式植物拟南芥中鉴定到控制花粉管导向的类受体激酶。

    2017年12月15日,北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心瞿礼嘉课题组的研究论文“Arabidopsis pollen tube integrity and sperm release are regulated by RALF-mediated signaling”在线发表于国际著名期刊Science上,该论文首次找到了拟南芥有性生殖过程中参与控制花粉管细胞完整性与精细胞释放的信号分子及其受体复合体,并揭示了该过程的分子调控机制。

    报告会中,田惠桥教授主要就高等植物的双受精现象、世代交替现象、基因调控合子分裂现象等三方面内容为学院师生作了详细阐述。田教授在报告中通过对植物受精时退化助细胞研究的介绍,得出了助细胞的退化与花粉管的进入有关,且不同植物的助细胞和花粉管间的关系也不尽相同的科学结论。他指出,两助细胞之间的差异性、助细胞退化、极核融合等都将对雌雄细胞信号传递产生一定影响。此外,针对精细胞在胚囊中运转的问题,田教授引用科研人员近年来的研究成果,向师生们讲解了肌球蛋白定位法的内容,进而证明了精细胞在胚囊中主动性运动的科学事实。田教授严谨求实的科研态度、开拓创新的求知精神使在座的师生们受益匪浅。

    动物和植物的有性生殖过程依赖于雌雄配子之间的信号联系、识别和协调。动物的精子有尾巴,可以在趋化作用的带领下,游向卵细胞进行受精。而这个过程在植物中却完全不同,因为植物的精细胞没有尾巴不能游泳,而且精细胞和卵细胞都不像在动物中那样以单个细胞的形式存在,而是分别存在于多细胞组成的结构花粉和胚囊当中,因此,植物的花粉需要萌发花粉管,通过花粉管生长把位于花粉管中的两个精细胞定向地送到胚囊中去与卵细胞和中央细胞受精,这个过程中花粉管的生长方向需要非常精准的控制,称为花粉管导向。人们普遍认为,胚囊会发出雌性吸引信号,而花粉管顶部有受体感受这些信号,从而实现花粉管的导向生长。近几年,科学家们已经发现了几种雌雄吸引信号,但是对于感受雌雄吸引信号的受体却知之甚少。

    被子植物的有性生殖过程中有几个重要的事件:1)花粉粒与柱头相互识别而萌发;2)花粉管在引导组织中极性生长;3)花粉管导向胚珠;4)花粉管停止生长、爆炸并释放精细胞;5)雌雄配子的融合。在这一系列过程中,花粉管与雌方组织之间存在大量的物质和信号交流。已有的一些植物生物学研究表明,小肽分子可以作为重要的信号参与这些过程,而细胞膜定位的类受体激酶(Receptor-like kinase,RLK)可能作为感知这些信号分子的受体。2009年,人们发现花粉管质膜上的受体ANXUR1/2参与了对花粉管完整性的调控,因为缺失这两个受体之后花粉管一萌发就提前发生爆炸,精细胞无法正常送至胚囊(雌方组织),双受精无法完成。但是,ANX1/2是如何维持花粉管细胞的完整性的?他们识别的信号分子是什么?花粉管又是如何在适当的地方、适当的时间发生爆炸、释放精细胞的?这一系列重要的科学问题长期没有得到解决。

    会后,田惠桥教授就相关的学术问题与在座师生进行了互动交流。

    生命科学学院瞿礼嘉实验室通过反向遗传学方法找到了两个类受体激酶LIP1和LIP2,发现这两个类受体激酶定位在花粉管的顶端,同时敲除这两个类受体激酶,就会使雄性基因传递率严重下降。进一步他们通过生物化学方法和生物成像技术,证明产生的雄性基因传递率下降的现象是由于花粉管导向错误导致的,即花粉管可以生长,但是找不到雌性细胞所在的位置,导致无法实现受精。最后,他们还证明,LIP1和LIP2这两个类受体激酶部分参与了对一个已经鉴定的雌雄吸引信号的感受。这是在模式植物拟南芥中第一次鉴定到控制花粉管导向的类受体激酶,是植物生殖生物学研究领域的一个重要进展。该文第一作者为该实验室的副研究员刘敬婧。

    这个刚刚发表在Science的工作中,瞿礼嘉课题组发现了另外两个花粉管质膜上的受体(命名为BUPS1和BUPS2),这两个受体基因突变后花粉管也会提前爆炸,出现精细胞无法正常送至胚囊、双受精无法完成的现象。他们的研究发现,BUPS1/2受体实际上是与之前报道的受体ANX1/2形成一个异源受体复合体。随后,瞿礼嘉课题组通过一系列遗传学、生物化学及分子生物学等方法,又从花粉管中鉴定了两个富含半胱氨酸小肽RALF4和RALF19,他们发现花粉管如果缺少这两个小肽也会提前爆炸。由于受体BUPS1/2以及ANX1/2均可以特异地结合小肽分子RALF4/19,因此,他们的研究揭示了花粉管在生长过程中保持自身完整性的信号识别机制,即花粉管自身分泌出小肽信号RALF4/19、又由花粉管自身膜上的BUPS-ANX受体复合体接受这两个小肽信号,维持花粉管在生长过程中的完整性。

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