苹果花粉无机焦磷酸酶在自交不亲和反应中的作用机制研究

S-RNase 介导的配子体自交不亲和性被认为是其引起的自我花粉管rRNA 降解导致蛋白质合成受阻所致，但其作用机制尚不够明确。本研究以苹果S2-RNase 成熟多肽区为诱饵蛋白筛选‘国光’（S1S2）花粉cDNA 文库，获得了一个与其存在强烈物理互作且在花粉中大量表达的可溶性无机焦磷酸酶基因，命名为MdPPa。基因枪瞬时转化、免疫荧光定位和原生质体瞬时转化实验证明MdPPa 蛋白定位于花粉管溶质中。重组S-RNase 蛋白体外添加培养自我花粉及寡合苷酸转染沉默花粉管内MdPPa 均能显著抑制花粉管内源无机焦磷酸酶酶活，并造成无机焦磷酸（PPi）显著积累；体外重组的S-RNase 与MdPPa 蛋白共孵育发现S-RNase 特异地抑制MdPPa 水解PPi 的活性。将MdPPa 氨基酸序列分段删减后与S-RNase 进行互作分析发现S-RNase 与MdPPa 的两个高变区存在互作，酶动力学分析显示S-RNase 通过非竞争性抑制的方式抑制MdPPa 的活性。添加自我S-RNase 及沉默MdPPa 在增加PPi 含量的同时可造成花粉管内tRNA 氨酰化过程受阻。因此，我们提出了一种自交不亲和新的S-RNase 毒性机制，即苹果花柱S-RNase 通过抑制花粉管中MdPPa 水解PPi 活性，使得PPi 积累，阻碍花粉管内tRNA 氨酰化过程，引起蛋白合成受阻，导致花粉管生长停滞，造成自交不亲和现象。