【摘 要】
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被子植物雌雄配子体相互作用主要分为花粉粘附、花粉水合、花粉萌发、花粉管的导向生长以及花粉管进入胚囊几个过程。相关研究主要集中于花粉管在雌蕊体内的导向生长和胚囊对花粉管的吸引,目前对花粉-柱头相互识别过程所知甚少。本文从拟南芥柱头中高表达的ANJEA与FERONIA受体激酶着手,采用遗传学、分子生物学、细胞生物学和生化分析等研究手段,旨在明确花粉-柱头相互作用的关键因子,探索亲和授粉过程中配体-受体
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被子植物雌雄配子体相互作用主要分为花粉粘附、花粉水合、花粉萌发、花粉管的导向生长以及花粉管进入胚囊几个过程。相关研究主要集中于花粉管在雌蕊体内的导向生长和胚囊对花粉管的吸引,目前对花粉-柱头相互识别过程所知甚少。本文从拟南芥柱头中高表达的ANJEA与FERONIA受体激酶着手,采用遗传学、分子生物学、细胞生物学和生化分析等研究手段,旨在明确花粉-柱头相互作用的关键因子,探索亲和授粉过程中配体-受体互作的模式。对p ANJ::GUS与p FER::GUS转基因材料进行染色分析发现,ANJEA与FERONIA在花器官的不同时期均在柱头乳突细胞表达。对p ANJ::ANJ-GFP与p FER::FER-GFP转基因材料的柱头进行荧光观察分析发现,ANJEA与FERONIA定位于柱头乳突细胞质膜。进一步对anj和fer单突变体及双突变体进行表型分析发现,突变体柱头存在花粉粘附缺陷,突变体花粉水合速率以及随后的花粉体内萌发速率快于野生型。以上结果表明,ANJEA与FERONIA参与花粉-柱头相互作用。Bi FC实验与pull-down实验发现ANJEA与FERONIA通过胞外区直接发生相互作用,表明两者可以形成复合体参与花粉-柱头相互识别的信号通路。拟南芥RALF家族多个成员被发现可以作为拟南芥Cr RLK1L家族成员的配体参与多种信号通路。本文通过生物信息学分析以及互作实验明确多个花粉和柱头高表达的RALFs和ANJEA/FERONIA相互作用。进一步构建相关ralfs突变体并展开初步的花粉水合相关表型分析发现,柱头自分泌的RALF33与花粉中高表达的RALFs可能在授粉过程中作为ANJEA/FERONIA配体介导花粉与柱头的相互作用。综上所述,本文研究明确了RALF小肽-ANJEA/FERONIA受体激酶组合调控花粉-柱头互作,拓展了对柱头亲和性响应机制的认识,为阐明花粉-柱头互作机制提供重要理论依据。
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