近日，学校生命科学学院（生物制造学院）刘晨教授团队在植物学期刊Plant Physiology在线发表了题为“Decoding pollen hydration: the role of FERONIA-mediated signaling in stigmatic actin cytoskeleton dynamics”的研究论文，该研究阐明了受体激酶FERONIA（FER）介导的信号通路通过调控柱头乳突细胞微丝骨架动态重塑，从而精准控制拟南芥花粉水合的分子机制。
植物花粉从雄蕊释放出来时处于高度脱水和代谢静止的休眠状态，以应对威胁其活性的外在环境，因此缺乏萌发活性。花粉被雌蕊柱头黏附后，柱头将为花粉提供水分等物质，促使花粉由干瘪的休眠状态转化为膨大的活性状态，继而萌发花粉管。已有研究证实，花粉会促进柱头细胞的微丝在重塑后聚集于花粉附着点，从而方便柱头向花粉供水。然而，柱头是否向花粉供水取决于花粉与柱头间的细胞通讯，花粉外壁B类小肽（PCP-Bs）与柱头快速碱化因子类小肽RALF23/33通过竞争性结合柱头受体激酶FER，促进柱头细胞向花粉供水，以便花粉水合。
该研究发现FER的功能缺失会导致柱头乳突细胞中微丝骨架结构异常，并且其突变体柱头细胞中微丝在授粉后向花粉附着点重塑聚集的速率显著加快。利用IP-MS和蛋白互作验证，该研究发现FER能够通过其胞内结构域与微丝解聚蛋白（Actin Depolymerizing Factor，ADF）ADF3发生相互作用。ADF3的功能缺失同样能够造成柱头细胞中微丝骨架结构异常，其突变体柱头细胞微丝在授粉后向花粉附着点重塑聚集的速率出现显著减慢的现象，导致花粉水合速率明显下降。
该研究进一步利用体内和体外磷酸化实验以及质谱分析发现，FER能够通过识别RALF33小肽信号介导ADF3第52和94位苏氨酸的磷酸化修饰，借此抑制ADF3与微丝之间的亲和力，导致ADF3的微丝解聚功能受抑，干扰柱头微丝在授粉后向花粉附着点的重塑聚集，抑制柱头细胞向花粉供水。此外，该研究还发现花粉小肽PCP-Bγ可以依赖ADF3促进柱头微丝在授粉后向花粉附着点的重塑聚集，以便花粉水合。
该研究在小肽-受体激酶调控花粉与柱头亲和性识别的基础上，进一步发掘了小肽-受体激酶介导的信号转导机制，揭示了小肽-受体激酶与柱头微丝骨架在花粉与柱头互作中的内在联系，完善了小肽-受体激酶在花粉与柱头互作中从信号识别到信号转导的调控通路，为柱头向花粉供水的发生机制提供了新见解。
学校刘晨教授、华东师范大学李超教授为该研究论文的共同通讯作者，青年教师何永军、博士生徐烁、硕士刘新勤为该研究论文共同第一作者，华东师范大学刘志文等参与了该项研究。本研究得到了国家自然科学基金、安徽省教育厅优秀青年学者基金、安徽省自然科学基金、上海市科委项目资助。