《擬南芥VILLIN5調節花粉管生長的分子機理研究》是黃善金為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：擬南芥VILLIN5調節花粉管生長的分子機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃善金
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
花粉管生長為精細胞提供通道，最後把兩個不能運動的精細胞成功地送入胚囊中以完成高等植物的雙受精過程。過去的研究表明微絲細胞骨架是花粉管生長一個非常重要的調節因子。但有關花粉管中微絲細胞骨架的組織和動態如何調控我們還知道的很少。其中villin是一類非常重要的肌動蛋白結合蛋白，最先從小腸絨毛細胞中分離得到。但有關植物villin的生化性質和生理功能研究的不是特別清楚，本項目擬綜合生化、細胞和遺傳等多種研究手段功能解析花粉特異表達的AtVLN5，以理解AtVLN5在花粉管中調節微絲細胞骨架動態組裝的作用機制，從而理解花粉管中微絲細胞骨架排布及動態組裝的調控方式，最後為我們理解微絲細胞骨架調節花粉管生長的分子機理提供重要的理論依據。同時該研究將豐富我們理解villin蛋白家族的普遍作用機制。
結題摘要
花粉管生長是開花植物有性生殖過程中一個非常重要的步驟。過去的研究表明微絲細胞骨架對花粉管生長行使非常重要的調控作用。有關花粉管中微絲細胞骨架的組織和動態如何受嚴格調控是植物生殖生物學一個非常重要的生物學問題。研究花粉微絲結合蛋白的功能和作用機制是解析該問題的關鍵。其中villin是一類非常重要的微絲結合蛋白，在真核細胞中對微絲高級結構形成和微絲動態行為的調控起著關鍵的作用，但有關植物villin的生化性質和細胞生理學功能的研究不是特別清楚。因此，本項目從解析花粉中高度表達的擬南芥VILLIN5(VLN5)的功能和作用機制入手對villin在花粉管中的功能和作用機制進行了詳細解析。主要的研究發現包括：（1）體外生化分析發現VLN5和VLN2是具有多種調控微絲的活性，具有使微絲成核、加帽、成束的活性以及依賴於鈣離子的微絲切割活性，並首次發現這一類蛋白的微絲切割活性能被生理濃度的鈣離子激活暗示villin介導的微絲切割活性可能具有生理學意義；（2）發現VLN5在花粉管中標記和穩定微絲，但VLN5的功能缺失並沒有影響花粉管中微絲的整體排布；（3）首次詳細定量描述了花粉管頂端微絲的存在狀態和動態，為理解花粉管頂端微絲細胞骨架的可能功能提供了基礎；（4）發現VLN5與VLN2在花粉管中存在一定程度的功能冗餘，協作調控花粉管中微絲的動態和組織；通過其切割和成束活性調控亞頂端衣領狀微絲結構形成和頂端微絲的快速動態周轉，該研究首次為villin蛋白在體內切割微絲提供了直接的細胞學證據；（5）分析了兩個營養型villin基因VLN2和VLN3的生物學功能和作用機制，表明它們的成束功能對胞內微絲組織和厚壁組織發育是重要的，把花粉管中的相關研究結果拓展到了其它細胞類型，加深了對植物villin蛋白功能和普遍作用機制的理解。綜上所述，本項目的研究為我們理解微絲細胞骨架調節花粉管生長的分子機理提供了重要的科學理論依據，同時該研究也豐富了我們對villin蛋白家族的普遍作用機制的理解。在該課題的資助下，我們在Plant Cell上發表2篇論文，在Plant Journal上發表1篇論文；培養博士研究生2名和碩士研究生1名。
