中国农大李岩团队在肌球蛋白调控花粉管顶端囊泡运动机制中取得新进展学术资讯

来源：植物生物学

细胞如何保持其内畅通运输是Science杂志提出的最具挑战性的125个重要科学问题之一。研究表明，微丝骨架与肌球蛋白myosin XI在植物细胞原生质流动与细胞器运动方面起主要作用；但目前学术界对植物肌球蛋白驱动细胞器运动的具体机制尚存在争议。

花粉管内细胞器与囊泡的运动轨道主要是微丝骨架系统。一般而言，细胞器及囊泡沿微丝运动需要特定的肌球蛋白驱动。拟南芥基因组中，已经发现一些肌球蛋白myosin XI 基因主要在成熟花粉中表达，这说明它们在花粉萌发与花粉管生长中可能具重要作用。有关研究发现，在拟南芥myosin xi-c/e 双突变体中，存在花粉管生长速率减慢、花粉管内高尔基体、过氧化物酶体运动速度变慢等现象（Madison et al., 2015）。然而，花粉管myosin XI 如何驱动细胞器沿微丝运动尚不清楚。

基于植物myosin XI研究, 2018年Nebenführ 和Dixit在有关综述中归纳出3种植物myosin XI驱动细胞器运动可能模型（Nebenführ and Dixit, 2018）:（1）每一种细胞器都与特定的myosin XI结合，并在其驱动下沿微丝主动运动 (Hammer and Sellers, 2012 )；（2）myosin XI只与ER结合, 其它细胞器通过与ER结合进行被动运动 (Stefano et al., 2014)；（3）少数直接与myosin XI结合的细胞器运动产生的原生质流动引起了多数其它细胞器的被动运动 (Peremyslov et al., 2015)。虽然三种模型在myosin XI驱动植物细胞器运动机理方面存在明显的相互矛盾，但已有的研究结果并不能排除任何一种模型。因此迫切需要对植物myosin XI与细胞器定位及作用等方面进行深入研究，以确定其驱动细胞器运动的准确机制。

最近，李岩课题组在对拟南芥myosin xi-c (myo11c1) myosin xi-e (myo11c2) 双突变体进行基因互补基础上，采用荧光标记结合显微镜观察等方法，发现Myo11C2-GFP恢复了myo11c1 myo11c2双突变体花粉管生长变慢和种子缺失等表型， Myo11C2-GFP与线粒体、过氧化物酶体和高尔基体存在部分共分布（图1）。进而，该研究发现拟南芥myo11c1 myo11c2双突变体花粉管内线粒体运动速度减慢，线粒体在花粉管亚顶端积累减少；光漂白及荧光恢复实验表明，myo11c1 myo11c2双突变体GFP-RabA4d和AtPRK1-GFP在花粉管顶端的荧光恢复程度明显低于野生型。该文章研究结果表明，拟南芥肌球蛋白Myo11C2与花粉管线粒体、过氧化物酶体和高尔基体存在部分共定位，并可能在线粒体运动、分布及分泌囊泡顶端运输积累等方面起重要作用。有关研究结果支持植物myosin XI与相应细胞器结合，并驱动其沿微丝主动运动的观点 (Hammer and Sellers, 2012 )。图1. Myo11C2-GFP在拟南芥花粉管内与线粒体、过氧化物酶体及高尔基体部分共分布。(a) Myo11C2-GFP在拟南芥花粉管内与线粒体部分共分布；(b) Myo11C2-GFP在拟南芥花粉管内与过氧化物酶体部分共分布；(c) Myo11C2-GFP在拟南芥花粉管内与高尔基体部分共分布。Merged 图像, 标尺=5 μm. Enlarged 图像, 标尺=1 μm。