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植物受粉过程是一个依赖雄配子体(花粉粒)和雌配子体(胚囊)间相互作用的过程。在拟南芥中,雄配子(精子)通过一个管状结构(花粉管)被定向地导入到胚囊。花粉管生长是典型的顶端生长过程,并且受到了来自母本组织以及胚囊的多种信号的引导。因此,花粉管在柱头中的生长行为是研究植物顶端生长以及细胞与细胞相互作用的很好的模型。目前,已发现了一些母体组织的引导分子以及相关突变体,但是有关花粉管如何感知、响应母体组织信号方面报道极少。关于引导花粉管极性生长的机制主要有趋化性(chemotaxis)和趋触性(haptotaxis)两种假说。趋化性假说认为引导组织中存在着信号分子浓度梯度,这种浓度梯度引导了花粉管的生长。而趋触性学说认为花粉管不单单是顶点生长的细胞,而是作为一个运动细胞体系而存在的,其生长是以一种类似于神经元的黏附生长的机制来实现的。
我们分离并鉴定了一个拟南芥Ds插入突变体in vivo pollen tube defectivel(ipodl),这个突变体表现出明显的角果短和严重败育的表型。遗传学分析以及分子水平的鉴定表明该突变体是一个纯和突变体,此外我们观察到突变体在杂合状态下表现出半显性表型。正反交实验证实该突变特异地影响雄配子体的功能,进一步的表型观察表明突变影响了花粉管在柱头内的生长和花粉管导向,但不影响花粉管体外生长。遗传互补实验以及对另一个T-DNA插入的等位突变体的分析,证明了该突变表型是由于At5g46220基因功能丧失所致,该基因预测编码一个膜蛋白,定位在内膜系统上,该蛋白在结构上含有一个碱性神经酰胺酶相关结构域和一个功能未知的保守结构域DUF616。神经酰胺酶的功能是催化神经酰胺代谢生成鞘氨醇,在动物中碱性神经酰胺酶作为调控因子参与了多种信号途径。启动子活性分析表明该基因在花序中有表达。综上所述,我们推测该基因有可能在花粉管与引导组织的相互作用中起作用。