CMLs参与调控植物花粉授粉竞争的作用

作者：高述民; 杨慕菡; 祝园园; 周燕^*

来源：北京林业大学学报, 2019, 41(03): 143-150.

DOI：10.13332/j.1000-1522.20180375

• CMLs
• 花粉萌发
• 花粉管生长
• 竞争强势
• 调控

【目的】在显花植物生殖过程中花粉萌发和花粉管生长起着至关重要的作用,这一过程受许多因素的影响,其中钙调素类似蛋白(calmodulin-like proteins,CMLs)通过直接或间接的作用机制调控花粉萌发及花粉管生长。然而,迄今人们对CMLs的功能研究尚少。本文旨在初步了解CMLs蛋白在花粉竞争优势中的作用,为深入探究CMLs蛋白在植物花粉竞争优势中的分子机制奠定理论基础。【方法】本文主要通过对参与调控花粉萌发以及花粉管生长过程的CMLs蛋白的结构、表达水平、细胞定位及其作用机理的归纳,结合不同植物中出现的花粉竞争现象,综合分析并总结国内外相关研究结果。【结果】CMLs蛋白约有4个保守的EF手性结构域,当CMLs蛋白结合Ca2+时,其构象发生变化,增强与下游受体蛋白的结合能力,并启动Ca2+依赖的级联信号放大效应,引起花粉管中Ca2+的浓度变化,影响从萌发孔到花粉管顶端Ca2+浓度梯度的形成,从而调控花粉管的正常生长。CMLs蛋白的表达还可以影响Mg2+、NO等离子的浓度变化,影响Ca2+与EF手性结构域的结合及花粉管生长的导向。不同CMLs蛋白具有不同生理功能,其中参与花粉萌发及花粉管生长的CMLs蛋白主要在植物花器官中表达;部分显花植物在受精过程中,不同倍性花粉之间可能由于基因组大小或者营养物质含量的差异,导致萌发率及生长速率的不同。【结论】CMLs蛋白可能通过在不同倍性花粉中的差异表达,影响花粉在体内萌发的进程,使其在某一时期表现出竞争优势。

• 单位
  北京林业大学; 北京市园林科学研究院