文献阅读-花粉萌发孔形成的新机制

大家好，本次阅读的文献是前天发表在《Naure Plants》上的《A species-specific functional module controls formation of pollen apertures》一文，通讯作者是美国俄亥俄州立大学 Anna A. Dobritsa 教授。

花粉的萌发孔是花粉质膜上的特殊结构，植物中特异表达的 INP1 是萌发孔形成的重要调控因子，但是在不同物种中 INP1 的保守性并不高，暗示着还有其他保守因子调控萌发孔的形成。

为了刷选参与花粉萌发孔形成的基因，作者依据花粉形态进行 EMS 正向筛选。鉴定到一个材料花粉呈现圆形并缺少萌发孔。通过图位克隆以及确定基因在花发育的表达量作者锁定一个基因  At1g15320,测序显示由于G-to-A的突变体导致提前终止。通过CRISPR获得其他突变体以及回补确定的确是由于这个导致的表型，命名为INP2。

INP2 is a new factor essential for the formation of pollen apertures.

通过序列比对发现，INP2与INP1一样都具备一个 DELAYED IN GERMINATION1 (DOG1)结构域，暗示着功能的相似性。通过蛋白预测 INP2 还有一个跨膜域，但是其他物种并没有相似的跨膜域。

构建表达模式 INP2pr:H2B-RFP 发现 INP2 主要拜倒在小孢子母细胞、四分体和游离小孢子时期，该模式与 INP1 类似。但是在构建亚细胞定位的材料时，将荧光无论插在基因何处都不能回补，因此并无数据。

INP2 is expressed in the male reproductive lineage at the time of aperture formation

先前发现 INP1 和 D6PKL3 对于萌发孔的形成非常重要且两者均定位于质膜。但是DMC1pr:INP1-YFP 和 D6PKL3pr:D6PKL3-YFP 的荧光在 inp2 中更多转入细胞内部（前者核内，后者胞质内），暗示 INP2 对于这两个基因的定位具有非常重要的功能。此外 D6PKL3pr:D6PKL3-YFP 在 inp1 中也出现类似的表型，因此 INP1/2 对于D6PKL3的膜定位均十分重要。

看遗传关系，分别构建 inp1 d6pkl3 和 inp2 d6pkl3 双突较单突表型加重， inp1/2 表型较单突并无明显改变。因此 INP1与INP2可能位于同一条信号通路上发挥核心作用。随后通过多种实验验证了INP1 与 INP2 的直接互作。

INP1 and INP2 physically interact

通过共演化分析，发现同一物种的INP1/2同一性较高，不同物种同一性迅速下降，暗示着INP1/2可能以物种特异性的方式发挥功能。通过番茄的INP1/2能够相互作用但是不能与拟南芥的INP1/2相互作用更是进一步证明了该观点。

INP1 and INP2 interact in a species-specific manner

有趣的是，如果在拟南芥 inp1 单独转入 番茄的 INP1或是INP2 并不能回补表型，但是如果同时转入 INP1 和 INP2 的话，则得以恢复，并且在 inp1/2 同时转入番茄的 INP1/2也得以恢复表型，暗示着 INP1/2 作用的保守性。

Tomato orthologues of INP1 and INP2 fail to function in Arabidopsis when expressed individually but gain this ability when co-expressed.

为了确定 INP2 物种特异性的序列，作者认为将 INP2 分为 7个结构。通过将 AtINP2 每个片段换成 SlINP2，或是SlINP片段换成番茄的进行回补。有趣的是，DOGdomian与C端尾巴均不能回补，说明重要性。

综上：该文章发现了调控花粉萌发孔的新基因，并可以与INP1 一起以物种特异性的方式发挥功能。