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植物自交不亲和性是广泛存在于高等植物中的一种重要的种内生殖障碍，具体表现为花柱可以拒绝自己花粉管的生长而接受异己花粉管。在许多植物中，自交不亲和受控于一个复等位遗传位点即S-位点。以茄科植物为代表的自交不亲和植物中，S-位点编码的花柱和花粉的特异性决定因子分别确定为S-核酸酶和SLF(S-locusF-box)。前期研究结果表明花柱特异表达的S-核酸酶具有核酸酶活性即细胞毒性，可以进入自己和异己的花粉管中，并特异的在异己花粉管中发生泛素化降解，S-核酸酶的毒性受到限制，而在自己花粉管中，S-核酸酶不被泛素化，保留了S-核酸酶的毒性，从而抑制了花粉管的生长，并且，其表达量高低与其拒绝花粉管的能力呈正比。有研究结果提示SLF蛋白与异己S-核酸酶的作用力强于自己的S-核酸酶。但是，我们对SLF蛋白的结构和调节及其介导的S-核酸酶泛素化对异己花粉管生长影响的生化机理尚不清楚。
首先，我们通过利用烟草体内蛋白表达反应体系，对SLF蛋白进行了研究。结果表明，SLFC端具有泛素分子的结合能力，可以通过结合泛素分子来实现其“自泛素化”从而完成自身的代谢调节和与底物的识别。通过三维结构的比对我们发现SLF蛋白C端存在一个与Kelch及WD40类似的结构域与泛素分子结合，从而实现其“自泛素化”并被蛋白酶体识别降解。此外，我们发现SLF蛋白在烟草系统中可以促进S-核酸酶的降解。而对于SLF蛋白，S-核酸酶的存在会使其稳定，SSK1的存在则会使其“自泛素化”水平大大提高。综合这些实验证据，我们提出了一个SLF蛋白动态调节模型。该模型认为，当没有S-核酸酶存在时，SLF蛋白发生“自泛素化”实现自身代谢;而在亲和反应中当异己S-核酸酶存在时，SLF蛋白稳定下来并将异己S-核酸酶泛素化降解，花粉管能够正常生长;在不亲和反应中当自己S-核酸酶存在时，由于亲和力较弱自己的S-核酸酶不能被泛素化降解而降解花粉管rRNA，从而抑制了自己花粉管的生长。
其次，为了研究S-核酸酶泛素化与亲和反应的关系以及S-核酸酶进入自己和异己花粉管后的命运，我们首先利用chimera软件对杂交矮牵牛S-核酸酶中赖氨酸位点的空间位置进行了分析，并通过蛋白体外降解体系对重要的赖氨酸残基进行了分析。结果发现第174位赖氨酸对于S-核酸酶的降解是重要的，其突变会使体外降解体系中的S-核酸酶残余量大大增加，且PAML进化分析中其受到了强烈的正选择。随后，为了进一步研究该位点的体内功能，我们将野生型和点突变S-核酸酶分别与FLAG标签融合转化矮牵牛植株。我们发现转入点突变的S-核酸酶没有打破不亲和反应的同时显著影响了亲和反应的发生，且影响的程度与转基因点突变S-核酸酶的表达量呈正比。为了确定该位点的突变是否是通过影响S-核酸酶的降解而影响亲和反应的发生的，我们又利用GFP标记的野生型和点突变S-核酸酶进行了体外花粉管萌发实验。结果表明点突变S-核酸酶可以在异己花粉管中积累，即使不加入蛋白酶体特异的抑制剂MG132处理，而野生型S-核酸酶不能。这些结果表明S-核酸酶的第174位赖氨酸介导的多泛素化降解控制了亲和反应的发生。
这些研究结果为了解S-核酸酶类的自交不亲和的生化机制提供了新的重要线索，也为我们通过改变花粉和/或花柱因子的表达实现对自交不亲和性的调控奠定了基础。