中研院團隊解謎花粉管生長關鍵脂質機制 有望解決農產量不足

2020/06/23
中研院團隊解謎花粉管生長關鍵脂質機制 有望解決農產量不足
今(23)日,中央研究院植物暨微生物學研究所副研究員中村友輝(Yuki Nakamura),發表其刊登於植物學頂尖期刊《The Plant Cell》的研究成果,其研究團隊發現了影響花粉為雌蕊授精、長

2020.06.23環球生技雜誌/記者 吳培安

今(23)日,中央研究院植物暨微生物學研究所副研究員中村友輝(Yuki Nakamura),發表其刊登於植物學頂尖期刊《The Plant Cell》的研究成果,其研究團隊發現了影響花粉為雌蕊授精、長出花粉管的關鍵物質──磷脂酸(phosphatidic acid, PA)的生成機制,具有發展為提高農產量的策略潛力。

中村友輝指出,有些農作物的產量問題直接與花粉不孕有關。雖然過去有研究已經指出磷脂酸在花粉管生長過程中,扮演著傳遞訊息的重要角色,但其生成機制、如何影響花粉管生長尚不得而知。

研究團隊利用模式植物阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana),於其花粉內鑑定出二種酵素──DGK2及DGK4,發現缺少此二種酵素的植株會缺少磷脂酸,花粉管也停止生長,導致植物無法授粉、結果,證明了DGK2與DGK4是磷脂酸的生長關鍵。

此外,當團隊對這些缺陷植株將施加磷脂酸,或將相關基因送入植株、使其產生DGK酵素後,花粉管便如正常的花粉一般,在12小時內達到正常的長度。

中村友輝解釋,磷脂酸在花粉管中是一種脂質訊息,主要存在於花粉管的尖端與底部之間,誘導花粉管生長。而本次研究發現,在花粉細胞內,二種DGK酵素會將沒有傳遞訊息功能的二酸甘油酯(Diacylglycerol, DAG),轉換成有傳遞訊息功能的磷脂酸,藉此達到花粉管生長的目的。

中村友輝表示,此研究成果將對解決農業產量問題有所幫助。因為DGK2、DGK4這類酵素廣泛存在於重要的農業作物中,在稻米、小麥、玉米、番茄、蘋果中等都可見到。因此,研究團隊推測,此次發現的磷脂酸合成機制也在各種植物中存在,可能是增進作物受孕與產量研究的新契機。

此研究經費由中央研究院前瞻計畫所提供。共同第一作者為阮錦雲(Van. C Nguyen)及翁玉鑽博士(Artik Elisa Angkawijaya),研究論文標題為《A pair of diacylglycerol kinases essential for gametogenesis and ER phospholipid metabolism in leaves and flowers of Arabidopsis》。

 

論文網址:

http://www.plantcell.org/content/early/2020/05/29/tpc.20.00251