Китайские учёные раскрыли новый механизм самонесовместимости у покрытосеменных
Самонесовместимость (SI) — это широко распространённый внутривидовой репродуктивный барьер у цветковых растений, система отторжения собственной пыльцы для предотвращения образования семян после самоопыления. У представителей семейств Паслёновые, Подорожниковые, Розовые и Рутовые система SI контролируется единым полиморфным S-локусом, который кодирует связанные факторы пыльцы — белки S-локуса F-box (SLF) и факторы пестика — S-РНКазы.
Недавние исследования показали, что чужая S-РНКаза деградирует с помощью убиквитин-протеасомной системы, опосредованной SCFSLF, у петунии. Однако оставалось неясным, как интактная S-РНКаза функционирует в цитоплазме собственной пыльцевой трубки, вызывая реакцию самонесовместимости.
Исследователи под руководством профессора Сюэ Юнбяо из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук обнаружили, что S-РНКазы в цитоплазме собственных (но не чужих) пыльцевых трубок Petunia hybrida формируют безмембранные точечные структуры, называемые конденсатами S-РНКазы (SRC), путём фазового разделения. Дальнейшие трансгенные эксперименты показали, что SRC необходимы для реакции самонесовместимости.
Затем исследователи подтвердили ингибирующее или стимулирующее влияние факторов совместимости пыльцы, факторов модификации несовместимости пестика HT-B и SSK1, а также редокс-состояния пыльцевой трубки на формирование SRC.
Кроме того, с помощью реконструкции SRC in vitro и LC-MS учёные идентифицировали компоненты, взаимодействующие с SRC, для изучения их функций. Было обнаружено, что SRC, формирующиеся в собственных пыльцевых трубках, в основном собирают и обогащают актин-связывающие белки, такие как PhABRACL — промотор полимеризации актина.
Наконец, исследователи выяснили, что SRC косвенно влияют на целостность цитоскелета собственной пыльцевой трубки, секвестрируя актин-связывающие белки.
Работа опубликована в Journal of Integrative Plant Biology.
В совокупности, S-РНКаза инициирует образование SRC путём фазового разделения, HT-B и Trxh способствуют его расширению, что, в свою очередь, приводит к секвестрации актин-связывающих белков и затем запускает реакцию самонесовместимости, косвенно нарушая организацию цитоскелета у P. hybrida. Это открывает новый механистический режим SI у покрытосеменных растений.