科學家揭示氨基酸調節新信號轉導機制

　　來自中國農業大學的研究人員與葡萄牙里斯本大學、澳大利亞阿德雷德大學、澳大利亞薩爾茨堡大學等處的科研學者開展合作在新研究中揭示了氨基酸調節雄性配子體和雌蕊組織之間全新的信號轉導機制，類似于動物神經系統的常見機制。這不僅是植物學上的重大發現，也對動物學、醫學等其他領域的研究具有較大參考價值。

　　相關研究論文“谷氨酸受體類基因在花粉管中形成鈣離子通道且受雌蕊中的D-絲氨酸調控” (Glutamate Receptor–Like Genes Form. Ca2+ Channels in Pollen Tubes and Are Regulated by Pistil D-Serine)以封面文章的形式發表在近期SCIENCE雜志上。

　　領導這一研究的是葡萄牙里斯本大學J.A. Feijó教授。中國農業大學資源環境學院劉來華教授作為作者之一參與了該項研究。

　　胞質中游離鈣離子濃度([Ca2+]cyt)的升高或鈣振蕩是真核細胞信號轉導機制的最基本組成部分，它涉及到幾乎所有的生物學事件。然而，激發植物信號轉導的鈣離子通道的分子基礎一直未明確，長期以來被列為理論學術界極力研究和爭論的熱點。迄今，植物體中轉運鈣離子跨越細胞質膜的載體尚未知。

　　在這篇文章中研究人員利用藥理學、電生理學以及基因功能缺失的突變體等研究技術，首次在煙草和擬南芥中發現谷氨酸受體類離子通道(glutamate receptor–like channels, GLRs)利用D-絲氨酸(D-Serine)作為配體(ligand)而介導鈣離子的跨質膜內流，進而調節花粉管頂端細胞的[Ca2+]cyt梯度，最終影響花粉管的生長及其形態建成。研究還發現，在絲氨酸消旋酶基因被敲除的擬南芥突變體(SR1)中，野生型植物的花粉管在SR1雌蕊中的生長發生缺陷并伴以GLR(GLR1.2，GLR3.7)的鈣離子通道活性降低。

　　上述研究成果首次闡明了高等植物GLR家族成員需要特定的配體物質以開啟其鈣離子通道功能，以及與此直接關聯的系列分子生理學事件-胞質鈣振蕩與花粉管發育;揭示了植物雄性配子體與雌蕊組織之間相互識別、生長適應的一種全新生物信號機理，此類似于動物神經系統中普遍存在的由氨基酸開啟的信息交流機制。這不僅是植物分子生物學上的重大發現，而且對微生物學、動物學、生物醫學等其他領域的研究也具有重要的學術參考價值。