由于被子植物的精细胞不具有游动性，它们需要借助花粉管被运送到雌方组织以完成受精。因此，花粉管的极性生长并进入胚珠（导向）对于双受精过程至关重要。在模式植物拟南芥中，雄方花粉管通过感知雌方胚囊助细胞分泌的吸引物质来调控花粉管的导向。从细胞生物学角度来说，花粉管的极性生长受到各种因子的精确调控，如微丝骨架动态组装/去组装。
课题组前期的研究结果表明，在纯体外生长的花粉管转向时，转向对侧的顶端微丝成束程度变高，而转向同侧的微丝则被解聚引起微丝含量下降。新的顶端微丝结构在新生长点周围的细胞膜上重新聚合并延伸；与此同时，转向对侧微丝成束程度下降而转向同侧微丝重新聚合以完成顶端微丝结构的重排。微丝结构的重排早于囊泡在新生长点的累积以及花粉管顶端形变的发生，也证明了顶端微丝对囊泡运输的促进作用。然而，在雌方吸引物质介导的花粉管导向过程中，花粉管内微丝骨架的动态变化及其背后的分子机制仍不清楚。2024年9月，Seed Biology 在线发表了清华大学黄善金教授团队题为Arabidopsis actin-depolymerizing factor10 depolymerizes apical actin filaments to facilitate pollen tube turning in response to female attractant 的研究论文。该研究对拟南芥花粉管导向过程中微丝骨架的动态进行了细致地观察，发现花粉管尖端的微丝经历了解聚和重新聚合的过程。通过对拟南芥花粉特异表达的微丝解聚因子ADF10在花粉管转向过程中的功能进行分析，发现顶端微丝快速解聚和结构重建参与花粉管导向生长。![]()
图1 在花粉管导向过程中，花粉管尖端的肌动蛋白微丝发生解聚和再聚合
在该项研究中，研究人员采用了半体外花粉管生长体系并结合先进的活细胞成像技术来监测花粉管导向过程中肌动蛋白微丝的动态。研究结果表明，花粉管顶端的肌动蛋白微丝发生快速解聚，随后从质膜处重新聚合，使花粉管顶端的肌动蛋白结构得以重建，并引导花粉管向新的方向生长（图1）。值得注意的是，研究人员观察到顶端肌动蛋白结构的重建先于花粉管的形态变化，这表明它是花粉管导向过程中早期的细胞学事件。此外，本研究还发现花粉管转向过程中，adf10 功能缺失突变体花粉管顶端肌动蛋白微丝不能快速解聚，进而造成其花粉管导向能力下降。以上研究结果明确表明在花粉管转向前，花粉管尖端的肌动蛋白微丝解聚是成功转向的关键，且该过程对花粉管响应外源信号（如雌方分泌的吸引物质AtLURE1.2）实现成功转向至关重要。该项研究不仅有助于人们深入了解花粉管转向时的细胞学机制，也为理解花粉管极性生长和导向之间的复杂联系提供了有价值的见解。清华大学生命学院黄善金教授为该文通讯作者，徐雅楠博士为第一作者，博士后蒋家浩参与了该工作。该研究获得了国家自然科学基金委面上项目等资助。原文链接：
https://doi.org/10.48130/seedbio-0024-0014
seedbio-0024-0014.pdf
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