科学家揭示氨基酸调节新信号转导机制

来自中国农业大学的研究人员与葡萄牙里斯本大学、澳大利亚阿德雷德大学、澳大利亚萨尔茨堡大学等处的科研学者开展合作在新研究中揭示了氨基酸调节雄性配子体和雌蕊组织之间全新的信号转导机制，类似于动物神经系统的常见机制。这不仅是植物学上的重大发现，也对动物学、医学等其他领域的研究具有较大参考价值。相关研究论文“谷氨酸受体类基因在花粉管中形成钙离子通道且受雌蕊中的D-丝氨酸调控”（Glutamate Receptor–Like Genes Form Ca2+ Channels in Pollen Tubes and Are Regulated by Pistil D-Serine）以封面文章的形式发表在近期SCIENCE杂志上。领导这一研究的是葡萄牙里斯本大学J.A. Feijó教授。中国农业大学资源环境学院刘来华教授作为作者之一参与了该项研究。胞质中游离钙离子浓度（[Ca2+]cyt）的升高或钙振荡是真核细胞信号转导机制的最基本组成部分，它涉及到几乎所有的生物学事件。然而，激发植物信号转导的钙离子通道的分子基础一直未明确，长期以来被列为理论学术界极力研究和争论的热点。迄今，植物体中转运钙离子跨越细胞质膜的载体尚未知。在这篇文章中研究人员利用药理学、电生理学以及基因功能缺失的突变体等研究技术，首次在烟草和拟南芥中发现谷氨酸受体类离子通道（glutamate receptor–like channels, GLRs）利用D-丝氨酸（D-Serine）作为配体（ligand）而介导钙离子的跨质膜内流，进而调节花粉管顶端细胞的[Ca2+]cyt梯度，最终影响花粉管的生长及其形态建成。研究还发现，在丝氨酸消旋酶基因被敲除的拟南芥突变体（SR1）中，野生型植物的花粉管在SR1雌蕊中的生长发生缺陷并伴以GLR（GLR1.2，GLR3.7）的钙离子通道活性降低。上述研究成果首次阐明了高等植物GLR家族成员需要特定的配体物质以开启其钙离子通道功能，以及与此直接关联的系列分子生理学事件－胞质钙振荡与花粉管发育；揭示了植物雄性配子体与雌蕊组织之间相互识别、生长适应的一种全新生物信号机理，此类似于动物神经系统中普遍存在的由氨基酸开启的信息交流机制。这不仅是植物分子生物学上的重大发现，而且对微生物学、动物学、生物医学等其他领域的研究也具有重要的学术参考价值。（来源：生物通何嫱）