双受精是被子植物特有的有性生殖活动,是植物完成世代更替的基础。在此过程中,花粉管需要将两个不能自主移动的精细胞作为货物定向地运送到雌性配子体的胚囊。因此,花粉管极性生长是被子植物完成双受精的关键步骤,并且此过程高度依赖分泌囊泡介导的极性物质运输。囊泡运输过程受到许多因子的调控,胞泌复合faecal microbiome transplantation体(Exocyst)和SNARE(Soluble N-ethylmaleimidesensitive factor attachment protein receptor)蛋白分别参与调控囊泡和质膜的栓系和融合过程。Sec1/Munc18(Secretion1/Mammalian uncoordinated-18,SM)蛋白能够结合SNARE蛋白,在细胞内的膜融合事件中发挥着重要功能。然而,目前有关SM蛋白在有性生殖调控中的作用主要集中在花粉发育方面,对于SM蛋白如何调控花粉管极性生长的分子机理仍不清楚。此外,Exocyst和SNARE也参与调控花粉管极性生长,但是拟南芥中Exocyst与SM蛋白相互作用的生物学意义以及二者与SNARE蛋白的调控关系也未被揭示。本论文以模式植物拟南芥为研究对象,通过形态学、细胞生物学、分子生物学和遗传学等研究手段,探索了SEC1A调控花粉管极性生长的分子机制,并取得了以下结果:1、SEC1A在花粉管极性生长中发挥重要作用。SEC1A功能缺失导致花粉管变短变宽,但不影响花粉的发育和植株的育性,并且外源SEC1A能回补其功能缺失突变体花粉管短和宽的表型。此外,SEC1A同源基因SEC11可以部分回补sec1a花粉管生长缺陷的表型,但是同源基因SEC1B完全不能回补sec1a花粉管缺陷的表型,表明在花粉管生长过程中,SEC1A和SEC11功能相关。2、组织定位表明SEC1A在成熟花粉粒和花粉管中大量表达。亚细胞定位表明,SEC1A以弥散的形式分布在整个花粉管胞质,并且在顶端部位比较集中。3、Sselleck化学EC1A与Exocyst亚基SEC6相互作用。利用免疫共沉淀(CoImmunoprecipitation,Co-IP)-质谱分析筛选,酵母双杂交,双分子荧光互补和蛋白体外结合(Pull-down)等实验证明SEC1A与SEC6存在相互作用,暗示SEC1A与SEC6可能共同调控花粉管极性生长。4、SEC1A与SEC6相互影响其花粉管顶端的分布。通过遗传学和活体显微成像分析发现,和野生型花粉管中SEC6-GFP的分布相比,sec1a突变体花粉管中SEC6-GFP的分布显著减弱。同样,和野生型花粉管中SEC1A-GFP的分布相比,sec6突变体花粉管中SEC1A-GFP的分布也发生了显著的减弱。此外,荧光漂白恢复实验表明,SEC1A与SEC6相互影响花粉管顶端囊泡的转运速率。5、SEC1A与SEC6、SEC15a协同调控花粉管的极性生长。sec1a sec6和sec1a sec15a双突变体花粉管的长度和宽度相对两个单突变体明显的加剧。6、SEC1A与SEC6共同调控SNARE成员m Ruby-SYP125的分布。在sec1a、sec6和sec1a sec6selleck HPLC双突变体中观察SNARE成员m Ruby-SYP125的分布。结果发现与野生型花粉管中m Ruby-SYP125的分布相比,sec1a、sec6和sec1a sec6突变体花粉管中m Ruby-SYP125的分布发生紊乱,表明SEC1A和SEC6共同调控下游mRuby-SYP125的膜动态,进而影响膜融合,最终导致花粉管生长缺陷。7、SEC1A与SEC6功能缺失最终影响了花粉管细胞壁组份。SEC1A与SEC6功能缺失导致LM15标记的木葡聚糖、JIM7识别的高甲酯化的聚半乳糖醛酸和苯胺蓝标记的胼胝质在花粉管分布异常。综上所述,本文通过探究拟南芥SM蛋白家族成员SEC1A在花粉管生长过程中的功能,确定了SEC1A、胞泌复合体亚基SEC6和SNARE蛋白SYP125三者之间的调控关系,揭示了SEC1A参与调控花粉管极性生长的分子机理。本研究结果为被子植物双受精、植物细胞极性生长及作物杂交育种等研究提供重要的理论意义和实践应用价值。