研究有花植物的有性生殖過程對于作物育種有著重要的作用。有花植物的受精過程起始于親和性的花粉粒落在柱頭，經(jīng)過吸附和水化過程后萌發(fā)長出花粉管，隨后花粉管生長穿過柱頭并進入雌蕊的引導組織，最終被吸引進入胚囊，完成雙受精。在這一過程中需要雌雄雙方之間大量的信號交流，而其中花粉管與柱頭細胞之間的信號是如何進行交流的，到目前為止人們還知之甚少。

　　北京大學生命科學學院瞿禮嘉教授課題組采用反向遺傳學的方法，發(fā)現(xiàn)VPS41在擬南芥花粉管與柱頭細胞之間的信號交流過程中發(fā)揮了重要作用。VPS41是一個液泡分選蛋白，是細胞的內吞途徑中的重要成員，參與了把胞外信號分子及其他物質從細胞膜上運進液泡或是其他亞細胞區(qū)間內進行降解這個生物學過程。在哺乳動物中，缺失VPS41蛋白會導致胚胎死亡，或者由于重要的信號分子無法進行適當?shù)慕到舛鴮е聡乐氐陌l(fā)育疾病。瞿禮嘉教授課題組經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，如果VPS41蛋白功能缺失，擬南芥的花粉管在人工培養(yǎng)基上可以正常生長，但是在擬南芥的柱頭上卻不能穿入柱頭生長，從而使植株的育性幾乎降為零。他們進一步通過細胞生物學觀察和生物化學實驗發(fā)現(xiàn)，在VPS41突變體花粉管中早期從膜上到晚期內吞體的內膜運輸過程是正常的，但是幾個標志性的蛋白質從晚期內吞體到液泡的內膜運輸過程均受到了嚴重影響，暗示在擬南芥花粉管中VPS41參與控制從晚期內吞體到液泡的內膜運輸過程。該研究結果表明，在擬南芥的柱頭上很有可能存在某種信號分子負責雌-雄組織之間的識別，花粉管接受信號之后需要通過內吞途徑把這種信號分子在液泡中降解；如果不能及時降解這個信號分子，其引發(fā)的信號途徑就會出現(xiàn)混亂，從而影響花粉管的生長，使其無法穿入柱頭。瞿禮嘉教授課題組的研究首次揭示了VPS41介導的晚期內吞途徑對于植物的有性生殖過程、特別是雌-雄相互作用具有非常重要的作用，也為未來最終鑒定出控制花粉管-柱頭相互作用的信號分子奠定了基礎。

缺失VPS41嚴重破壞了花粉管中的晚期內吞途徑

　　該工作于2016年5月16日以"AtVPS41-mediated endocytic pathway is essential for pollen tube-stigma interaction in Arabidopsis" 為題在線發(fā)表于《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。生命科學學院博士研究生郝麗宏、副研究員劉敬婧（已故）和博士研究生鐘聲為該論文的共同第一作者，瞿禮嘉為該論文的通訊作者。該項研究工作得到了國家自然科學基金、科技部國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）、蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室的資助。