文献阅读--EC1小肽在植物生殖过程中作用

本次精读的文献是2012年发表在《science》上的《Egg Cell–Secreted EC1 Triggers Sperm Cell Activation During Double Fertilization》,其实这篇文章我已经读了三遍了,但是却始终不太记得其内容,所以这次重新拜读一遍,争取理清思路。本文的通讯作者是德国雷根斯堡大学的Thomas Dresselhaus教授,有幸听过他来中国讲学以及作报告,觉得他是一个非常和善的人,他主要的工作重心是以玉米和拟南芥为模型揭示植物有性生殖的过程,现在也带做着高温对配子体发育的影响。

科学问题:反向遗传学从生殖细胞高表达的基因验证其功能。

作者首先从小麦卵细胞的转录组数据中,发现一组特异在卵细胞表达的小肽,将其命名为Egg Cell 1(EC1)作者对这个非常感兴趣,于是找了拟南芥的五个同源基因(小麦没基因组,6倍体,貌似不是很好做),将其命名为Egg Cell 1-like(EC1.1 EC1.2 EC1.3 EC1.4 EC1.5)。

确定完基因我觉得下面肯定要确定基因的结构,家族分类,表达pattern,突变体表型。

建树发现EC1属于一个ECA1 (Early Culture Abundant 1)家族,这是一个非常大的家族,并且基本都在卵细胞中有表达,可以分成许多亚家族,但是EC1这一支只在开花植物特有。基因结果显示其存在一个信号肽,两个特征motif,中间存在六个保守的半胱氨酸位点能够形成三个预测的二硫键,C末端富含proline的p-box。

演化树
EC1基因结构
多序列比对

接着就是亚细胞定位,接GFP,接GUS。gus在卵细胞中有表达。GFP也是也是在卵细胞,但由于是分泌性小肽,检测一下精细胞来时候,发现GFP信号能分泌出去。

gus
GFP

下面就是做突变体,这么冗余,一二三突基本没用用,采用RNAi的技术做了ec1-RNAi 。看表型种子还有大量的败育,检查觉得花粉管接收以及胚胎发育都没有问题,利用带HRT10-RFP的材料,发现存在未融合的精细胞,意识到融合过程有问题。有材料了看那边有问题,做回交的确是雌方的问题。(这里貌似没有做互补)

授粉实验


败育情况

因为精细胞两个一般都是紧密连接的,作者猜测EC1是不是这两个分离的信号,用了TET9-GFP标记精细胞膜,发现在RNAi的材料中也没啥问题。认为EC1不在这个过程中起作用。

A B WT    CD ec1-RNAi

前面在植物精卵融合的过程中报道过HAP2,于是作者想探讨HAP2和 EC1的关系,由于HAP2在花粉管中是与内膜相关,也就说HAP2要想执行功能必须要到精细胞表面,于是作者人工合成小肽(包含两个特征motif),外援施加,观察荧光变化,的确是转向的了外膜,也就说EC1介导了HAP2从内膜转向外膜的过程。

外源施加EC1

评论:我感觉这篇文章是在是太巧合了,能找到这个EC1真的好不容易。整片文章缺个互补的数据,其他可以说是非常用心了。我们是不是也可以用其他物种的RNA-SEQ数据来找我们想要的蛋白呢?这是一个问题。

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