文献阅读--植物HAP2的功能探究

本次阅读文献是2006年发表在《Nature Cell Biology》上的《GENERATIVE CELL SPECIFIC 1 is essential forangiosperm fertilization》,通讯作者是日本立教大学理学院生命科学系的Tsuneyoshi Kuroiwa教授,第一作者是Toshiyuki Mori,GEX2也是他发现的。

科学问题:找生殖系特异表达的基因

方法:通过比较第一次有丝分裂之前(小孢子母细胞),分裂后早期(生殖细胞),第二次有丝分裂前(生殖细胞)的基因的表达。结果找到了。RT-PCR该基因特异表达在花粉发育的晚期,被称为GENERATIVE CELL SPECIFIC 1 ( GCS1)

特异表达基因
RT-PCR验证

该蛋白是一个单次跨膜蛋白,N端有个预测和囊泡运输的转运区,C端有一个富含HIS的区域。并且在多个物种中存在同源基因。

HAP2基因结构

免疫印迹法来鉴定GCS1的表达pattern,发现在生殖细胞的表面。


要来T-DNA插入的杂合突变体,进行常规的突变体检测,然后观察表型,发现明显的败育情况,做回交发现是雄方的问题(回补没有),随后进一步确定表型原因,苯胺蓝实验发现花粉管的接收是没有问题的,且种子的发育存在问题,作者认为是在花粉管接收之后的原因。于是乎,他就用了T-DNA插入突变体的kana抗性,突变体做雄方时,后代没有抗性,说明问题在雄方,是雄方没有融合。

突变体检测
杂合突变体败育
回交实验
苯胺蓝染色
抗性筛选

为了进一步观察,于是在在突变体力表达了DUO-RFP,在进行DAPI,然后切片,观察,发现精细胞没有卵细胞和中央细胞融合。确认参与精卵融合。

DAPI 切片

后续还有文章报道拟南芥中的HAP2《Arabidopsis HAP2 (GCS1) is a sperm-specific gene requiredfor pollen tube guidance and fertilization》,是和本次文章同一年发的,可见竞争激烈,除了融合的表型,还报道了参与花粉管导向的表型,似乎近期被证伪了。

近期的结构数据表面HAP2可以形成一个三聚体,并通过形成一个融合环,来介导融合。文章在此《Evolutionary Diversification of the HAP2 Membrane Insertion Motifs to Drive Gamete Fusion Across Eukaryotes》。

拟南芥HAP2结构

评论:领域重大突破,感觉以前人做实验都好麻烦啊,还是现在方便多了。

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