双受精作用是开花植物特有的受精方式，对于植物的有性生殖具有重要意义。花粉萌发是开花植物有性生殖的关键环节，依赖于一系列细胞事件的高度协调，包括钙信号、囊泡运输和胞吐作用等。水合后的花粉粒中存在胞质钙（[Ca²⁺]_cyt）梯度和[Ca²⁺]_cyt振荡现象，但[Ca²⁺]_cyt动态和囊泡动态在花粉萌发过程中的作用和机制仍然不清楚。

 

近日，北京师范大学生命科学学院细胞增殖与调控生物学教育部重点实验室的任海云教授和张毅教授团队在Cell Reports上发表了题为"AtFH5-labeled secretory vesicles-dependent calcium oscillation drives exocytosis and stepwise bulge during pollen germination"的研究论文，报道了关于胞质钙信号和囊泡动态协同调控花粉萌发的研究成果。

 

在这项研究中，研究人员使用钙离子指示剂GCaMP6s，观察到花粉萌发过程中[Ca²⁺]_cyt呈现出周期性振荡。药理学和遗传学实验的结果表明[Ca²⁺]_cyt振荡的稳态维持对花粉萌发至关重要。进一步的实验表明，[Ca²⁺]_cyt振荡与AtFH5标记的分泌囊泡的动态密切相关；抑制AtFH5标记的分泌囊泡的动态破坏[Ca²⁺]_cyt的周期性振荡，而当[Ca²⁺]_cyt的增加时，会促进AtFH5标记的分泌囊泡向预期的萌发位点的阶梯式胞吐。这将导致花粉粒在预期的萌发位点处发生细胞壁增厚，形成阶梯式的凸起，最终引起花粉粒的形变。这些实验结果揭示了在花粉萌发过程中胞质钙信号和分泌囊泡动态之间相互依赖关系的重要作用。

北京师范大学生命科学学院已毕业博士阮华强为论文的第一作者，任海云教授和张毅教授为论文的通讯作者。王婷副教授参与了这项工作。该工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

原文链接： https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(23)01331-1