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第183期-硼影响花粉管生长的机制

        2016年2月,北京农学院植物科学技术学院秦岭课题组,在PLoS ONE(IF 3.057)与frontiers in Plant Science(IF 4.495)上连续发表硼调控苹果花粉管生长的研究成果。系统地研究了硼缺乏与硼过量对花粉管生长的具体影响及机制。

        苯硼酸(Phenylboronic acid,PBA)可以作为拮抗剂研究硼在植物生长过程中起到的作用,研究使用苯硼酸处理花粉管,模拟缺硼状态。不论是PBA还是高浓度硼处理,都会抑制花粉管的萌发及生长,造成形态异常。正常情况下,花粉管内会形成均匀的Ca2+浓度梯度,维持其生长。利用激光共聚焦显微镜,发现PBA引起花粉管尖端Ca2+浓度异常升高,相反地,高浓度硼引起Ca2+浓度降低。但两者无一例外地都破坏了胞内的Ca2+浓度梯度。通过非损伤微测技术(NMT)检测花粉管尖端Ca2+在胞内外间的流动发现,PBA及高浓度硼处理后,胞外Ca2+流入花粉管尖端的量(流速)明显增大。

 

 

        图注:高浓度硼与正常浓度硼处理苹果花粉管后,胞内Ca2+浓度及胞内外Ca2+的流动(流速)情况。负值表示吸收。

        此外,通过免疫沉淀、荧光染色、傅立叶变换红外等技术,发现PBA及高浓度硼影响花粉管内胼胝质、酯化果胶、去酯化果胶及阿拉伯半乳糖蛋白的含量及分布。

        在这一研究中,研究者结合了非损伤微测技术与激光共聚焦技术,实现了对花粉管胞内外Ca2+浓度及流速的同时检测,清晰地描绘出Ca2+通过内外流动导致胞内Ca2+浓度变化,从而调节胞内Ca2+浓度梯度,进而影响花粉管的萌发与生长。两项研究成果共同说明了硼参与调节花粉管内Ca2+浓度、肌动蛋白细胞骨架的形成,以及细胞壁成分的合成与组装等,在花粉管萌发生长过程中的作用举足轻重。

        下载全文:C2016-008