香港大学考研(香港大学考研需要什么条件)

香港大学考研，香港大学考研需要什么条件

责编 | 王一

花粉管是目前所知的生长最快的植物细胞。例如玉米花粉管的生长速度可达到每秒2.8微米，而百合花粉管的生长速度也可以达到每秒0.2-0.3微米。如此惊人的生长速度依赖于高效的能量代谢和快速细胞膜与细胞壁的持续合成。没有叶绿体，不能进行光合作用的花粉管的能量代谢受到广泛的研究和关注。目前对花粉管的能量代谢研究受限于其微小的体积和测量ATP，NADPH， NADH等能量分子工具的缺乏。

近日，香港大学生物科学学院林文量团队在Nature Communications杂志发表了题为“Bioenergetics of pollen tube growth in Arabidopsis thaliana revealed by ratiometric genetically encoded biosensors”的研究论文。该研究将第一代的NADPH (iNAP），NADH/NAD+(SoNar)荧光蛋白传感器与mCherry荧光蛋白结合，得到了低pH敏感度的第二代荧光蛋白传感器，mCherry-iNAP1/4，mCherry-SoNar，并将该传感器应用于拟南芥花粉管生长研究中，从而获得对能量代谢途径的新认知。

植物的有性生殖需要花粉先落在柱头上萌发，并通过花柱迅速长出花粉管，将精子输送到胚珠。在此过程中花粉管的细胞膜和细胞壁会不断合成更新。作为细胞膜的主要成分，脂质的合成是在内质网中进行的。然而合成脂质的前体物脂肪酸是由质体里的乙酰辅酶A羧化酶将乙酰辅酶A转化为丙二酰辅酶A，再由β-酮脂酰-ACP合酶（KAS），β-ketoacyl-ACP 还原酶 (KAR)，β-羟酰基-ACP 脱水酶（HAD）和烯酰-ACP 还原酶 (ENR)催化四步反应不断延伸脂肪酰基链得到的。因此花粉管脂肪酸的合成需要质体中的 ATP、NADPH、NADH 和乙酰辅酶A。

为了研究拟南芥花粉管质体中ATP, NADPH, NADH和乙酰辅酶A的生成和消耗，林文量课题组构建了在花粉管细胞质和质体特异性表达ATP(At1.03)，NADPH(mCherry-iNAP1/4)，和NADH/NAD+(mCherry-SoNar)等生物传感器的转基因拟南芥植株。利用药物处理体外萌发的拟南芥花粉管，证明线粒体的呼吸作用是拟南芥花粉管胞质和质体ATP的主要来源。质体中的ATP既可以通过质体糖酵解补充，也可通过质体上的NTT转运蛋白从胞质输送进来。而对于质体NADPH，质体中的苹果酸酶NADP-ME4相较于氧化戊糖磷酸途径（OPPP）则是更主要的生成NADPH的途径。敲除NADP-ME4会使得花粉管质体NADPH水平显着性下降。当氧化戊糖磷酸途径被抑制，NADP-ME4突变体表现出对该抑制更敏感。虽然在烟草花粉管中无氧呼吸和PDH旁路被认为是给质体脂肪酸合成提供乙酰辅酶A不可或缺的一步，但是敲除拟南芥无氧呼吸反应中的乙醇脱氢酶1或PDH旁路中的乙酰辅酶A合成酶却对拟南芥花粉管生长没有影响。此研究表明拟南芥花粉管中无氧呼吸和PDH旁路在拟南芥花粉管中却扮演着可有可无的角色，PDH通路则是更主要的脂肪酸合成的乙酰辅酶A来源。而质体中NADH和NAD+的转化更要复杂得多。质体糖酵解和质体PDH途径产生大量NADH，然后通过NAD-苹果酸脱氢酶(NAD-MDH)将其转化回NAD+，以提供足够的NAD+让质体糖酵解过程得以维持，从而实现进一步的FA合成。

以上发现不仅提供了更实用的生物传感器来测量活体植物细胞及细胞器中ATP、NADPH、NADH/NAD+ 的实时动态变化，也揭示了在花粉管质体中为FA合成提供ATP、NADPH、NADH和乙酰辅酶A的途径。简而言之，研究人员通过使用基因编码的生物传感器来揭示拟南芥花粉管如何获得能量以维持其快速生长。

拟南芥花粉管生长能量代谢模型图

该论文的第一作者、博士生刘金红表示：“我们开发的荧光蛋白传感器能解决植物生物能学中的一些关键问题。感谢国家自然科学基金的资助、我们很高兴在2022年运用这项新技术在《自然通讯》上发表了两篇文章”。另一篇文章描述保卫细胞内的叶绿体在气孔开放中的作用、从而解决了这个困扰了植物科学家半个多世纪、关于植物保卫细胞能否进行光合作用并是否在气孔运动中发挥直接作用的争议。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-022-35486-w

https://www.bilibili.com/video/BV1Vv4y1v7TF/

香港大学考研(香港大学考研需要什么条件)

未经允许不得转载：考研学习网 » 香港大学考研(香港大学考研需要什么条件)