综述：锻造花粉堡垒：外壁形成的细胞生物学机制

这篇综述深入探讨了花粉外壁（exine）形成的细胞生物学机制，聚焦于前外壁（primexine）的结构与组成、孢粉素（sporopollenin）前体的运输途径，以及绒毡层（tapetum）与花粉发育的协同调控。文章系统梳理了外壁分层结构（tectum、baculae、nexine）的组装过程，揭示了ABCG26转运蛋白、TEX2核苷酸糖转运体等关键因子在孢粉素分泌中的作用，并提出了绒毡层-中间层-小孢子三方通讯的新模型（涉及CIF3/4-GSO1/2-SBT5.4通路）。这些发现为理解植物雄性不育和花粉适应性进化提供了重要线索。

　　

Callose wall and primexine: creating the proper environment for exine deposition
花粉外壁形成的首个关键步骤发生在四分体阶段。四个小孢子被共同的胼胝质壁（callose wall）包裹，每个小孢子在其质膜与胼胝质壁之间形成瞬时的前外壁（primexine）。拟南芥研究表明，胼胝质壁如同模具，引导外壁模式形成——突变体因胼胝质合成缺陷会产生球状而非网状孢粉素沉积。前外壁虽仅0.1μm厚且存在短暂，却通过其"暗-亮"双相结构（高压冷冻电镜揭示）为未来外壁的probaculae和protectum提供支架。免疫标记显示前外壁动态积累木聚糖（xylans）、高/低甲酯化果胶（pectins），这些碳水化合物可能通过相分离机制自组织成物种特异性图案。

Tapetum: the trafficking pathways for sporopollenin precursors
绒毡层作为孢粉素工厂，展现出极化的分泌特性：其面向药室侧的细胞壁降解，形成质膜凸起和多泡体（MVBs）聚集。孢粉素前体运输涉及两条平行通路：1）ER中多酮衍生物（polyketides）经ABCG26转运至药室，该突变体会在液泡积累荧光包裹体；2）酚类化合物通过未知途径分泌，在缺乏多酮时形成电子透明的胞外包裹体。有趣的是，ER定位的TEX2（核苷酸糖转运体家族）突变会导致巨型孢粉素样包裹体，且该表型依赖ABCG26功能，暗示前体可能存在"分泌-回收-再加工"循环。COPII囊泡（SAR1/SEC23）和AP-1衔接体复合物则调控绒毡层分泌极性，而ESCRT组分ISTL1/LIP5意外地参与外泌过程。

Trafficking through the anther locule
药室运输的谜题部分由脂转移蛋白（LTPs）解答。拟南芥III型LTPs在四分体阶段分泌，随外壁成熟定位于小孢子表面——该定位严格依赖多酮存在，但二者是否直接结合仍未知。水稻中，OsC6与膜锚定LTP47互作调控乌氏体（orbicules）形成。冷冻电镜显示药室流体呈网格状结构，可能作为分子运输的"轨道"。

Communication between anther layers coordinates exine formation
近期发现的CIF3/4-GSO1/2-SBT5.4通路揭示了细胞层间通讯的精密时序控制：绒毡层分泌CIF前体，经小孢子表达的SBT5.4蛋白酶切割后，活性肽反向激活中间层的GSO受体激酶，最终触发绒毡层孢粉素释放。这一跨越周毡层带（peritapetal strip）的"乒乓"式信号传递，解释了外壁沉积与花粉发育的同步性。

Concluding remarks
尽管孢粉素生物合成通路已较清晰，但前体如何穿越药室、锚定至特定primexine位点仍是未解之谜。活体成像技术的应用将有助于揭示绒毡层"分泌风暴"的实时动态，而比较primexine组学研究可能解答物种特异性花纹的编码机制。这些发现不仅对作物雄性不育育种具有应用价值，也为生物材料仿生设计提供了灵感。