JIA | 山东省果树研究所仁果育种与栽培创新团队王少敏课题组 梨花粉管中表达的AGP蛋白的鉴定和功能分析

阿拉伯半乳聚糖蛋白 (Arabinogalactan-proteins, AGPs) 在植物中普遍存在，参与植物生长发育的多个过程，包括体细胞胚胎发生、细胞增殖、扩张、程序性死亡、植物激素信号传导等，尤其在植物有性生殖发育过程中发挥重要作用。已从拟南芥、油菜、月见草等植物中鉴定和发现AGP基因参与有性生殖过程，但梨中关于AGP基因家族的研究相对较少，具体的生物学功能尚不清楚。

近期，山东省果树研究所仁果育种与栽培创新团队王少敏课题组完成了以题为“Identification and functional analysis of arabinogalactan protein expressed in pear pollen tubes”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2023年3期正式发表。

该研究对梨花粉中表达的PbrAGPs进行系统鉴定，共鉴定出187个PbrAGPs基因，结合组织定位、荧光定量分析和系统发育树分析确定调控花粉管生长的候选基因，结合原核表达、体外花粉管培养、ODN技术等验证PbrAGP对花粉管生长的影响，为进一步探索其在花粉管生长中的调控机制奠定了基础。

该研究对梨花粉管中表达的PbrAGPs基因进行全面鉴定并探究其对花粉管生长的影响。共鉴定到187个基因在梨花粉中表达，通过转录组分析发现38个PbrAGPs在花粉中特异性表达。采用组织定位和荧光定量分析两组基因的表达模式发现，多数的PbrAGPs非特异性的在花粉中表达，并且这些基因的表达模式与RPKM值的表达趋势一致，这也表明PbrAGPs参与花粉管的生长发育过程。此外，构建系统发育树来全面鉴定参与调控梨花粉管生长的PbrAGPs基因。因此，共选取了19个PbrAGPs (PbrAGP1~PbrAGP19) 来验证其对花粉管生长的影响。原核表达纯化19个PbrAGP-His重组蛋白，用其体外处理梨花粉，发现共11个PbrAGP-His重组蛋白可显著促进梨花粉管生长。此外，通过反义寡核苷酸技术抑制花粉管中PbrAGPs的表达，发现抑制PbrAGP1和PbrAGP5的表达水平后，可以显著抑制梨花粉管的生长。PbrAGP1和PbrAGP5定位于质膜，并且对花粉管细胞壁果胶的分布基本没有影响。本研究主要鉴定了梨花粉中表达的PbrAGPs基因，为探索其在花粉管生长中的作用奠定了基础。

山东省果树研究所仁果育种与栽培创新团队王少敏研究员和魏树伟副研究员为该文章的通讯作者，焦慧君助理研究员为该文章的第一作者。该研究得到国家梨产业技术体系 (CARS-28-37)，山东省农业科学院创新工程 (CXGC2022E21)、山东省果树研究所青年基金 (GSS2022QN11) 和山东省自然科学基金 (ZR2019BC075, ZR2020MC141, ZR2021MC177) 的资助。

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https://doi.org/10.1016/j.j‍ia.‍2‍0‍23.02.007

Cite the article:

JIAO Hui-jun, WANG Hong-wei, RAN Kun, DONG Xiao-chang, DONG Ran, WEI Shu-wei, WANG Shao-min. 2023. Identification and functional analysis of arabinogalactan protein expressed in pear pollen tubes. Journal of Integrative Agriculture, 22(3): 776-789.

Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊，创刊于2002年。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.384，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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