揚州大學王春雷南農吳巨友組發現梨自花授粉不結實的分子機制

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梨是我國主栽果樹之一，田間自花授粉坐果率極低。因此在生產上需要合理配置授粉樹或進行人工輔助授粉。但人工授粉需要花費很多勞力，同時也常因授粉樹配置不當、花期不良、氣象條件影響、昆蟲傳粉或人工授粉不及時等原因造成減產。而隨著設施果樹栽培的發展，使授粉樹的配置難度進一步加大，授粉環境進一步惡化。建立自花授粉結實新技術和培育自花授粉結實新品種已經成為生產上新目標之一，而自花授粉不結實（也稱為自交不親和，Self-incompatibility，SI）機理尚未弄清影響了本項工作的進展。

JIPB近日線上發表了揚州大學王春雷教授和南京農業大學吳巨友教授題為“

Turnover of diacylglycerol kinase 4 by cytoplasmic acidification induces vacuole morphological change and nuclear DNA degradation in the early stage of Pear self-incompatibility response

” （

https://doi.org/10.1111/jipb.13180

）的研究論文。該論文發現梨SI反應早期，二醯基甘油激酶4（Diacylglycerol Kinase 4，DGK4）分佈和含量減少，並導致液泡形態改變和核DNA降解。

DGK4參與梨自交不親和反應通路示意圖

在該論文中，作者首先發現DGK4主要分佈在花粉管尖端和花粉管邊緣，且具有調控梨花粉管液泡形態功能。在梨SI反應早期，透過抑制V-ATPase酶V0結構a1亞基基因PbrVHA-a1表達，能夠引起花粉管胞質酸化，並導致DGK4在花粉管尖端和花粉管邊緣分佈大量減少，最終引起液泡形態改變和核DNA降解。博士生

孔曉雄

為該論文第一作者，

王春雷

教授和

吳巨友

教授為共同通訊作者。碩士研究生

梅佳瑋

，青年教師

劉曉

博士和

張靜

博士也參與了該項研究工作。該研究得到了國家重點研發計劃及國家自然科學基金的資助。

王春雷教授和吳巨友教授長期從事梨SI研究，在國際上首先確定了梨自花授粉花粉管死亡具有程式性死亡特徵（Wang et al， Plant J， 2009），以及活性氧對該死亡路徑的調控作用（Wang et al， J Cell Sci， 2010），並發現磷脂酸具有緩解梨自花授粉花粉管死亡的作用（Cheng et al， Plant Cell， 2018）。這篇論文進一步揭示了梨SI花粉管死亡調控機制。

參考文獻：

Wang, C.-L., Xu, G.-H., Jiang, X.-T., Chen, G., Wu, J., Wu, H.-Q., and Zhang, S.-L.

（2009）。 S-RNase triggers mitochondrial alteration and DNA degradation in the incompatible pollen tube of Pyrus pyrifolia in vitro。 Plant J。

57:

220-229。

Wang, C.L., Wu, J., Xu, G.H., Gao, Y.B., Chen, G., Wu, J.Y., Wu, H.Q., and Zhang, S.L.

（2010）。 S-RNase disrupts tip-localized reactive oxygen species and induces nuclear DNA degradation in incompatible pollen tubes of Pyrus pyrifolia。 J。 Cell Sci。

123:

4301-4309。

Chen, J.Q., Wang, P., de Graaf, B.H.J., Zhang, H., Jiao, H.J., Tang, C., Zhang, S.L., and Wu, J.Y.

（2018）。 Phosphatidic acid counteracts S-RNase signaling in pollen by stabilizing the actin cytoskeleton。 Plant Cell

30:

1023-1039。

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