膨壓普遍存在于植物細(xì)胞，與生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)，但對(duì)其調(diào)控的分子機(jī)制了解非常有限。中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所楊維才研究組通過(guò)對(duì)植物花粉管進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)影響花粉管體內(nèi)生長(zhǎng)的突變體turgor regulation defect 1 (tod1)，其花粉管內(nèi)鈣離子濃度下降，在花柱內(nèi)生長(zhǎng)緩慢，不能及時(shí)有效地從花柱道中穿出，導(dǎo)致部分雄性不育；同時(shí)，該突變體還表現(xiàn)出氣孔關(guān)閉失調(diào)，對(duì)植物激素ABA不敏感。對(duì)體外萌發(fā)花粉管的模擬壓力環(huán)境生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)和膨壓測(cè)定顯示突變細(xì)胞膨壓增加，說(shuō)明TOD1基因參與花粉管和氣孔保衛(wèi)細(xì)胞的膨壓調(diào)控。

TOD1基因編碼一個(gè)高爾基體蛋白，在花粉管和角果表皮的保衛(wèi)細(xì)胞中特異性表達(dá)；進(jìn)一步研究表明TOD1具有堿性神經(jīng)酰胺酶活性，它通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鞘氨醇及其下游活性分子——磷酸鞘氨醇的量和鈣信號(hào)來(lái)調(diào)控細(xì)胞的膨壓。

該研究揭示了鞘脂類物質(zhì)在花粉管膨壓調(diào)節(jié)中的重要作用，于1月16日在線發(fā)表在Nature Communications (doi:10.1038/ncomms7030)上。楊維才研究組的陳立余博士為該論文的第一作者。該研究得到了科技部“生殖與發(fā)育”重大研究計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。