近日，生命科學(xué)學(xué)院張彥/李廈團(tuán)隊(duì)在《New Phytologist》在線發(fā)表了題為“Canonical Rab5 GTPases are essential for pollen tube growth through style in Arabidopsis”的研究論文，報(bào)道了Rab5蛋白通過介導(dǎo)液泡運(yùn)輸途徑，影響質(zhì)膜上膜動(dòng)態(tài)，從而調(diào)控花粉管穿過花柱的生長。

作者通過GUS和Aniline blue標(biāo)記以及花粉管半體內(nèi)（Semi-in-vivo）生長實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)rha1;ara7雙突花粉管無法正常穿過花柱；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)Rab5介導(dǎo)的液泡運(yùn)輸途徑被阻斷，導(dǎo)致液泡體積明顯減小，形態(tài)異常；液泡是質(zhì)子儲(chǔ)存的關(guān)鍵細(xì)胞器，通過pHLuorin標(biāo)記胞質(zhì)酸堿度，發(fā)現(xiàn)rha1;ara7花粉管具有更低的pH；胞質(zhì)的pH穩(wěn)態(tài)喪失導(dǎo)致花粉管頂端微絲紊亂且數(shù)量較少，外泌囊泡在花粉管亞頂端聚集，無法迅速與頂端質(zhì)膜融合；FM4-64標(biāo)記的內(nèi)吞速率也明顯降低，表明質(zhì)膜上的膜動(dòng)態(tài)異常。由Rab5基因突變引發(fā)以上多種胞內(nèi)活動(dòng)的缺陷，從而阻礙了花粉管穿過花柱的生長過程。

圖1. 經(jīng)典Rab5成員RHA1和ARA7功能缺失導(dǎo)致花粉管不能穿過花柱

上述結(jié)果表明，Rab5介導(dǎo)的液泡運(yùn)輸途徑不僅影響液泡發(fā)生及動(dòng)態(tài)，還參與質(zhì)膜穩(wěn)態(tài)，在花粉管穿透花柱的生長過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

圖2. RHA1和ARA7功能缺失通過影響胞質(zhì)pH阻斷了質(zhì)膜運(yùn)輸過程

植物細(xì)胞存在三條主要的液泡運(yùn)輸途徑，分別由AP-3，Rab5-Rab7以及Rab5介導(dǎo)。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)張彥/李廈教授團(tuán)隊(duì)前期報(bào)道了AP-3功能喪失對(duì)于花粉管生長以及植物育性的影響（Feng et al., 2018, Plant Physiol）。本研究揭示了負(fù)責(zé)另外兩條液泡運(yùn)輸途徑的Rab5蛋白同樣在花粉管生長中發(fā)揮重要功能。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)郝廣九博士為本文第一作者，李魯申博士、趙新英博士、碩士畢業(yè)生英俊以及浙江農(nóng)林大學(xué)的沈錦波教授和福建農(nóng)林大學(xué)海峽聯(lián)合研究院的周翔副教授也參與了該項(xiàng)研究，張彥教授和李廈教授為本文通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金的資助。

原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19059

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