南开团队在植物生殖生物学领域取得重要突破
文章导读
花粉如何“认准方向”精准萌发？南开大学张彦教授团队在《自然·植物》揭秘关键机制：Rab5蛋白如同“导航员”，精准引导ROP信号定位，启动花粉管生长。更惊人的是，植物竟配备两套Rab5“冗余系统”，单套失效仍可正常繁殖，双套缺失则彻底失能——这一发现不仅破解了植物生殖极性建立的长期谜题，更为作物育种与雄性不育研究打开新窗口。
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（通讯员 杨哲）近日，南开大学生命科学学院张彦教授团队在植物生殖生物学领域取得重要突破。研究揭示了花粉萌发过程中极性建立的关键机制。该研究成果以“Rab5 GTPases mediate the targeting of ROP signaling to establish polarity for pollen germination”为题，在国际植物学顶刊《自然·植物》（Nature Plants）上发表。
花粉萌发是开花植物繁殖后代的起点，如同种子发芽，它需要选择一个正确的“方向”长出花粉管。这个“第一步”如何迈出，是植物生殖领域的重大科学问题。本研究聚焦于调控这一过程的核心信号分子：ROP蛋白。团队发现，另一类名为Rab5的蛋白质扮演着至关重要的“导航员”角色。它们通过一种前所未有的方式，直接与ROP的“开关”RopGEF8相互作用，确保其被精准投送到花粉细胞的特定位点，从而成功启动萌发程序。
工作模型：Rab5 GTP调控ROP信号保障花粉萌发
尤为重要的是，研究揭示了自然界精巧的“冗余备份”设计：拟南芥拥有两类Rab5（演化保守Rab5和植物特有Rab5），它们功能协同。即便其中一类“失活”，花粉仍能正常萌发；但若两者同时缺失，花粉则完全丧失萌发能力，凸显了该调控机制的稳健性与重要性。这项工作不仅回答了领域内一个长期存在的科学问题，即ROP信号如何被空间特异性地靶向，更展示了植物在进化中形成的一种独特而巧妙的调控策略。
该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助，南开大学为第一完成单位。生命科学学院郝广九博士和山东农业大学博士生于菲为论文共同第一作者，南开大学张彦教授和山东农业大学李厦教授为本项目共同通讯作者，香港中文大学梁子臻博士也参与了此项研究。这一成果为理解植物受精、作物雄性不育及生殖隔离提供了新视角，具有重要的理论意义。
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