今天閱讀的文獻(xiàn)是一片今年發(fā)表較早的《Nature》，《FERONIA controls pectin- and nitric oxidemediated male–female interaction》，通訊作者是美國(guó)馬薩諸塞州立大學(xué)阿默斯特分校教授Alice Y. Cheung。

在先前的研究過(guò)程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)FER能夠與LRE以及ANJ和HERK1組成復(fù)合體來(lái)調(diào)控花粉管的接收過(guò)程。在fer的突變體當(dāng)中，約有80%的花粉管會(huì)產(chǎn)生overgrowth的表型，但是植物會(huì)存在受精補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象，那么FER究竟在第一根花粉管進(jìn)入后的功能會(huì)如何轉(zhuǎn)變呢？

為了探究FER究竟如何來(lái)調(diào)控多根花粉管進(jìn)入呢？他們首先觀察了fer作為雌方與WT授粉，發(fā)現(xiàn)在5h之后就能夠出現(xiàn)多根花粉管進(jìn)入表型，但是一般的受精補(bǔ)償效應(yīng)一般在第7-8h出現(xiàn)，暗示著FER可以作為一個(gè)抑制因子來(lái)調(diào)控受精補(bǔ)償作用。

FER介導(dǎo)的去酯化果膠的存在是防止多余花粉管進(jìn)入胚珠的基礎(chǔ)

那么FER是如何調(diào)控受精補(bǔ)償?shù)哪?？在先前的研究中發(fā)現(xiàn)FER可以與果膠相互作用，作者利用Ruthenium red (demethylesterified pectin）以及 the antibodies JIM5 and M38 (which recognize partially and fully de-esterified pectins)，發(fā)現(xiàn)在fer突變體中去甲酯化的果膠明顯變少。在植物中，果膠常常以甲酯化的形式分泌出去，然后被定位于細(xì)胞壁上的去甲酯化酶所調(diào)控。這種修飾常常暴露出與二價(jià)陽(yáng)離子如Ca離子所相互作用，使細(xì)胞壁硬化。擬南芥中含有66個(gè)甲酯化酶和69個(gè)去甲酯化酶，為了進(jìn)一步理解果膠在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮的作用，他們挑選了兩個(gè)特異在胚珠的表達(dá)的PME34/44以及過(guò)表達(dá)PMEI1，這些植物看起來(lái)比較正常，但是絲狀器的去甲酯化的果膠下降，并且多根花粉進(jìn)入的表型大大增加，因此FER所調(diào)控的去甲酯化的果膠來(lái)防止多根花粉管進(jìn)入的表型。

那么到底還有可能位于FER下游來(lái)調(diào)控多根花粉管進(jìn)入的表型呢？在先前的研究中，發(fā)現(xiàn)FER所調(diào)控ROS累積對(duì)于花粉管的接收非常重要，那么這些ROS以及NO是否對(duì)防止多花粉管進(jìn)入有貢獻(xiàn)呢？通過(guò)對(duì)NO的染色發(fā)現(xiàn)，NO特異性在受精后的絲狀器定位，并且這種NO的定位是依賴于FER的，在fer的突變體中就檢測(cè)不到了。在NO缺少突變體nia1 nia2 和 noa1?中，同樣也出現(xiàn)了NO缺失以及多根花粉管進(jìn)入的表型。暗示著NO也是調(diào)控多根花粉管進(jìn)入的抑制因子。

受精誘導(dǎo)NO在絲狀器定位

到目前為止，他們的觀察結(jié)果表明，兩種FER依賴性的條件，一個(gè)是去甲酯化果膠在絲狀器上的積累，另一個(gè)是授粉后花粉管的到達(dá)引起的NO在絲狀器上的積累，均參與了防止“多精受精”的過(guò)程，那么它們之間是否在功能上有所聯(lián)系？通過(guò)JIM5 和 M38來(lái)檢測(cè)WT和fer突變體用雌蕊提取物刺激下的去甲酯化果膠的含量，發(fā)現(xiàn)在正常受精后應(yīng)該累積的去甲酯化果膠在fer突變體中不敏感，同樣利用雌蕊提取物也能夠刺激NO增加，同樣也在fer的突變體中不敏感。另外一個(gè)商業(yè)化去甲酯化果膠polygalacturonic acid (PGA)也能夠促進(jìn)NO的累積，因此去甲酯化的果膠可能位于NO作用的上游。

雌蕊提取物以及PGA能使得FER依賴的NO量增加

那么NO是如何防止多根花粉管進(jìn)入的呢？他們猜測(cè)是不是影響了一些吸引物質(zhì)呢？因?yàn)镹O本身就是可以修飾其他物質(zhì)的信號(hào)，于是他們檢測(cè)了AtLURE1，發(fā)現(xiàn)未受精前，Atlure1主要在絲狀器上定位，受精之后，停留在助細(xì)胞中，使用S-nitrosoglutathione (GSNO) 或是 sodium nitroprusside (SNP)生成NO以及PGA，發(fā)現(xiàn)也能夠是ATLURE1停留在助細(xì)胞中，此外如果使用加入GSNO，可以抑制AtLURE1與PRK6的結(jié)合。通過(guò)質(zhì)譜發(fā)現(xiàn)，Cys84會(huì)受到亞硝基化修飾。此外LURE1信號(hào)肽中的Cys17也是GSNO亞硝基化的預(yù)期目標(biāo)，當(dāng)把第17號(hào)半胱氨酸被替換成丙氨酸并在擬南芥中表達(dá)時(shí)，LURE1（C17A）–GFP甚至在授粉前就位于助細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中。因此NO一方面可以影響AtLURE1定位以及受體的相互作用來(lái)確保單花粉管受精。

NO 影響LURE1的定位以及功能來(lái)影響花粉管吸引?

綜上所述，本篇文章發(fā)現(xiàn)去甲酯化果膠-FER-NO-AtLURE1來(lái)確保花粉管的單次受精。?