Tổng hợp và phosphoryl hóa protein phấn hoa trong quá trình tương tác giữa phấn hoa và đầu nhụy ở Brassica napus L. tự tương thích và Brassica oleracea L. tự không tương thích.

Springer Science and Business Media LLC - Tập 8 - Trang 345-353 - 1995
Simon J. Hiscock1, James Doughty1, Hugh G. Dickinson1
1Department of Plant Sciences, University of Oxford, Oxford, UK

Tóm tắt

Một kỹ thuật được mô tả cho phép nghiên cứu in vivo về tổng hợp và phosphoryl hóa protein trong phấn hoa của các loài Brassica trong giai đoạn đầu của sự tương tác giữa phấn hoa và đầu nhụy. Ở Brassica napus và B. oleracea, sự thụ phấn tương thích dẫn đến sự kích hoạt mạnh mẽ tổng hợp protein trong phấn hoa, liên quan đến việc tổng hợp khoảng 40 protein. Sau các lần thụ phấn không tương thích ở B. oleracea, hầu như không phát hiện được các polypeptide mới được tổng hợp trong phấn hoa ngoại trừ một nhóm nhỏ các protein trọng lượng phân tử cao mà thường không được tổng hợp trong các lần thụ phấn tương thích. Cả hai thụ phấn tương thích và không tương thích đều dẫn đến sự xuất hiện của các protein mới phosphoryl hóa trong phấn hoa; chúng rơi vào bốn nhóm khác nhau. Ở B. oleracea, số lượng protein phosphoryl hóa và mức độ phosphoryl hóa của các protein cá nhân trong bốn nhóm khác nhau giữa các lần thụ phấn tương thích và không tương thích. Một nhóm protein phosphoryl hóa dường như tương ứng với nhóm nhỏ các polypeptide trọng lượng phân tử cao được tổng hợp trong phấn hoa sau các lần thụ phấn không tương thích. Những phát hiện này được thảo luận dưới góc độ tín hiệu tế bào trong quá trình tương tác giữa phấn hoa và đầu nhụy ở Brassica và cũng về khả năng ảnh hưởng của chúng đến sự không tương thích tự phát sinh.

Từ khóa

#tổng hợp protein #phosphoryl hóa protein #Brassica #tương tác phấn hoa-thuỳ #không tương thích tự phát sinh

Tài liệu tham khảo

Bateman AJ (1955) Self-incompatibility systems in angiosperms III. Cruciferae. Heredity 9: 52–68 Bowler C, Chua N-H (1994) Emerging themes of plant signal transduction. Plant Cell 6: 1529–1541 Delorme V, Giranton J-L, Hatzfeld Y, Friry A, Heizmann P, Ariza MJ, Dumas C, Gaude T, Cock JM (1995) Characterization of the S locus genes, SLG and SRK, of the Brassica S3 haplotype: identification of a membrane-localized protein encoded by the S locus receptor kinase gene. Plant J 7: 429–440 Dickinson HG (1994) Self-pollination: simply a social disease? Nature 367: 517–518 Dickinson HG (1995) Dry stigmas, water and self-incompatibility in Brassica. Sex Plant Reprod 8: 1–10 Dickinson HG, Elleman CJ (1995) Pollen hydrodynamics and self-incompatibility in Brassica oleracea. In: Stephenson AG, Kao T-H (eds) Pollen-pistil interactions and pollen tube growth. Am Soc Plant Physiol Symp Ser 12, pp 45–61 Dickinson HG, Lewis D (1973) Cytochemical and ultrastructural differences between intraspecific pollinations in Raphanus. Proc R Soc London Ser B 183: 21–38 Dickinson HG, Roberts IN, Elleman CJ, Harrod G, Zuberi MI (1985) Early events on the Brassica stigma following compatible and incompatible intraspecific crosses. In: Willemse MTM, Van Went JL (eds) Sexual reproduction in seed plants, ferns and mosses. Pudoc, Wageningen, pp 105–107 Doughty J, Hedderson F, McCubbin A, Dickinson HG (1993) Interaction between a coating-borne peptide of the Brassica pollen grain and S(incompatibility)-locus-linked stigmatic glycoproteins. Proc Natl Acad Sci USA 90: 467–471 Elleman CJ, Dickinson HG (1986) Pollen-stigma interactions in Brassica. IV. Structural reorganisation in the pollen grains during hydration. J Cell Sci 80: 141–157 Elleman CJ, Dickinson HG (1994) Pollen-stigma interaction during self-incompatibility in Brassica oleracea. In: Williams EG, Knox RB, Clarke AE (eds) Genetic control of self-incompatibility and reproductive development in flowering plants. Kluwer, Dordrecht, pp 67–87 Elleman CJ, Franklin-Tong V, Dickinson HG (1992) Pollination in species with dry stigmas: the nature of the early stigmatic response and the pathway taken by pollen tubes. New Phytol 121:413–424 Elleman CJ, Sarker RH, Aivalakis G, Slade H, Dickinson HG (1989) Molecular physiology of the pollen stigma interaction in Brassica. In: Lord E, Bernier G (eds) Plant reproduction, from floral induction to pollination. Am Soc Plant Physiol Symp Ser 1, pp 136–145 Ferrari TE, Wallace DH (1976) Pollen protein synthesis and control of self-incompability in Brassica. Theor Appl Genet 48: 243–249 Ferrari TE, Wallace DH (1977) A model for self-recognition and regulation of the incompatibility response in pollen. Theor Appl Genet 50: 211–225 Franklin-Tong VE, Franklin FCH (1992) Gametophytic self-incompatibility in Papaver rhoeas. Sex Plant Reprod 5: 1–8 Heslop-Harrison J (1975) Incompatibility and the pollen-stigma interaction. Annu Rev Plant Physiol 26: 403–425 Heslop-Harrison J (1978) Recognition and response in the pollenstigma interaction. In: Curtis A (ed) Cell-cell recognition. Soc Exp Biol Symp 32, Cambridge University Press, Cambridge, UK, pp 121–138 Heslop-Harrison Y, Shivanna KR (1977) The receptive surface of the angiosperm stigma. Ann Bot 41 1233–1258 Hiscock SJ, Dickinson HG (1993) Unilateral incompatibility within the Brassicaceae; further evidence for the involvement of the self-incompatibility (S)-locus. Theor Appl Genet 86: 744–753 Hiscock SJ, Kües U, Stahl U (1995a) Sexual reproduction in plants: self-incompatibility as a mechanism promoting out-breeding and gene flow (Progress in Botany, Vol 56). Springer, Berlin Heidelberg New York, pp 275–300 Hiscock SJ, Doughty J, Willis AC, Dickinson HG (1995b) A 7-kDa pollen coating-borne peptide from Brassica napus interacts with S-locus glycoprotein and S-locus related glycoprotein. Planta 196: 367–374 Hoekstra FA, Bruinsma J (1979) Protein synthesis of binucleate and trinucleate pollen and its relationship to tube emergence and growth. Planta 146: 559–566 Kandasamy MK, Paolillo DJ, Faraday CD, Nasrallah JB, Nasrallah ME (1989) The S-locus-specific glycoproteins of Brassica accumulate in the cell wall of the developing stigmatic papillae. Dev Biol 134: 462–472 Kandasamy MK, Thorsness MK, Rundle SJ, Goldberg ML, Nasrallah JB, Nasrallah ME (1993) Ablation of papular cell function in Brassica flowers results in the loss of stigma receptivity to pollination. Plant Cell 5: 263–275 Laemmli UK (1970) Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage. Nature 227: 680–685 Lewis D (1994) Gametophytic-sporophytic incompatibility. In: Williams EG, Clarke AE, Knox RB (eds) Genetic control of self-incompatibility and reproductive development in flowering plants. Kluwer, Dordrecht, pp 88–101 Lewis D, Verma SC, Zuberi MI (1988) Gametophytic-sporophytic incompatibility in the Cruciferae, Raphanus sativus. Heredity 61: 355–366 Mascarenhas JP (1978) Ribonucleic acids and proteins in pollen germination. Proceedings of the IVth International Palynology Conference, Lucknow, India 1: 400–406 Mascarenhas JP (1993) Molecular mechanisms of pollen tube growth and differentiation. Plant Cell 5: 1303–1314 Mayer JE, Hahne G, Palme K, Schell J (1987) A simple and general plant tissue extraction procedure for two-dimensional gel electrophoresis. Plant Cell Rep 6: 77–81 Nasrallah JB, Nasrallah ME (1993) Pollen-stigma signalling in the sporophytic self-incompatibility response. Plant Cell 5: 1325–1335 Nasrallah JB, Stein JC, Kandasamy MK, Nasrallah ME (1994) Signalling the arrest of pollen tube development in self-incompatible plants. Science 266: 1505–1508 O'Farrell PH (1975) High resolution two-dimensional electrophoresis of proteins. J Biol Chem 250: 4007–4021 Roberts IN, Dickinson HG (1983) Intraspecific incompatibility on the stigma of Brassica. Phytomorphology 31: 165–174 Roberts IN, Gaude TC, Harrod G, Dickinson HG (1983) Pollen stigma interactions in Brassica oleracea, a new pollen germination medium and its use in elucidating the mechanism of self-incompatibility. Theor Appl Genet 65: 231–238 Rundle SJ, Nasrallah ME, Nasrallah JB (1993) Effects of inhibitors of protein serine/threonine phosphatases on pollination in Brassica. Plant Physiol 103: 1165–1171 Sarker RH, Elleman CJ, Dickinson HG (1988) Control of pollen hydration in Brassica requires continued protein synthesis and glycosylation is necessary for intraspecific incompatibility. Proc Natl Acad Sci USA 85: 4340–4344 Scutt C, Fordham-Skelton AP, Croy RRD (1993) Okadaic acid causes breakdown of self-incompatibility in Brassica oleracea: evidence for the involvement of protein phosphatases in signal transduction. Sex Plant Reprod 6: 282–283 Shivanna KR, Johri BM (1985) The angiosperm pollen: structure and function. Wiley Eastern, Delhi Stead AD, Roberts IN, Dickinson HG (1980) Pollen-stigma interaction in Brassica oleracea: the role of stigmatic proteins in pollen grain adhesion. J Cell Sci 42: 417–423 Trewavas A, Gilroy S (1991) Signal transduction in plants. Trends Genet 7: 356–361 Ullrich A, Schlessinger J (1990) Signal transduction by receptor kinases with tyrosine kinase activity. Cell 61: 203–212 Wehling P, Hackauf B, Wricke G (1994) Phosphorylation of pollen proteins in relation to self-incompatibility in rye (Secale cereale L). Sex Plant Reprod 7: 67–75 Zuberi MI, Lewis D (1988) Gametophytic-sporophytic incompatibility in the Cruciferae, Brassica campestris. Heredity 61: 367–377