解密梨花粉管中的“生死对决”

日前，《植物细胞》杂志发表了南京农业大学梨工程技术研究中心关于梨自交不亲和反应信号转导机制的最新研究成果。

“众所周知，人类近亲繁殖不利于良好的产前和产后护理。在没有婚姻法限制的自然界中，许多植物通过长期进化和自然选择，逐渐进化出自交不亲和，抑制自交不亲和，促进杂合，从而使自然界更加丰富多彩。”南京农业大学梨工程技术研究中心主任张少玲教授说:“现有研究证实，自然界约有60%的高等植物表现出自交不亲和，不同植物的自交不亲和类型不同，其中大部分属于基于S-RNase的配子体自交不亲和类型。”

蔷薇科的各种果树，包括梨、苹果、李子、杏子、甜樱桃等。，都属于这种常见的自交不亲和类型。在正常情况下，同一梨品种间的异花授粉不能产生正常结果，不同品种间的异花授粉是获得适当产量和品质的必要条件。人工授粉具有劳动量大、效率低、成本高等优点，越来越难以满足当前生产的需求。因此，揭开梨自交不亲和的神秘面纱，对于打破“同一品种不能通婚”的魔咒，实现梨产业的成本节约、效率提高和可持续生产具有重要价值。

国际上对梨自交不亲和性的研究由来已久。传统观点认为雌蕊控制因子核糖核酸酶的主要功能是降解自交不亲和花粉核糖核酸。然而，核糖核酸酶究竟攻击花粉什么？花粉将如何应对核糖核酸酶的致命攻击？这些问题一直是世界上尚未突破的焦点和难点。

"我们发现了梨核糖核酸酶花粉肌动蛋白的新靶点."南京农业大学园艺学院院长吴菊友教授说，在自交不亲和反应过程中，核糖核酸酶直接与肌动蛋白PbrAct1相互作用，使花粉管微丝骨架从丝状结构解聚为点状结构，从而诱导自交不亲和花粉管凋亡，导致授粉受精失败。当然，花粉不是“等待死亡”。感受到威胁的花粉管会迅速启动一系列自我保护程序，通过增加花粉管中磷脂酸的浓度来稳定微丝骨架的结构，并抵抗核糖核酸酶的攻击。

本研究确定了S-核糖核酸酶在自交不亲和反应中的新靶点，并探讨了花粉应对策略，为进一步了解梨自交不亲和反应的信号转导机制提供了新的视角。本文以南京农业大学为第一完成单位，园艺学院博士生陈建青为第一作者，吴菊友和张少玲为合著者。(胡、谢志华、徐天英)

中国科学新闻(第六版，2018-05-09)