S-RNase通过调控FviPP2Ac-FviRbohH互作促进ROS积累并抑制草莓自花花粉管生长的分子机制

本研究针对草莓（Fragaria viridis）配子体自交不亲和性（SI）中S-RNase如何通过非S位点基因调控花粉管生长的科学问题，揭示了FviPP2Ac（蛋白磷酸酶2A催化亚基）与FviRbohH（NADPH氧化酶）的互作被S-RNase削弱后，通过活性氧（ROS）信号通路抑制花粉管生长的分子机制。研究首次提出"S-RNase-FviPP2Ac-FviRbohH-ROS"通路模型，为蔷薇科植物SI调控提供了新视角。

　　

研究背景
在植物王国中，近90%的有花植物通过自交不亲和性（Self-incompatibility, SI）这道精妙的"生殖隔离屏障"避免近亲繁殖，而蔷薇科植物草莓采用的配子体SI系统尤为典型。当花粉与同基因型雌蕊相遇时，雌蕊分泌的S-RNase会像"分子剪刀"般切断花粉管的RNA，但奇怪的是，这种毒性效应需要非S位点基因的协同参与。更令人困惑的是，活性氧（ROS）——这个在植物体内扮演"双面间谍"的信号分子，既能在低浓度时促进花粉管伸长，又能在高浓度时引发生长停滞。南京农业大学的研究团队在《Plant Physiology and Biochemistry》发表的研究，首次揭开了S-RNase如何通过调控蛋白磷酸酶FviPP2Ac与NADPH氧化酶FviRbohH的"分子探戈"，最终改变ROS平衡而决定花粉管命运的奥秘。

关键技术方法
研究采用草莓自交不亲和品种F. viridis的花粉和花器官样本，通过qRT-PCR分析基因表达模式，体外花粉培养结合显微观察评估表型，酵母双杂交（Y2H）和免疫共沉淀（Co-IP）验证蛋白互作，反义寡核苷酸（as-ODN）敲降技术操纵基因表达，化学发光法检测ROS水平，构建原核表达系统获得重组蛋白进行生化分析。

研究结果
1. FviPP2Ac与FviRbohH在花粉中高表达并调控ROS
qRT-PCR显示FviPP2Ac和FviRbohH在花粉中特异性高表达。外源添加FviPP2Ac蛋白抑制花粉管伸长并降低尖端ROS，而as-ODN敲降FviRbohH同样抑制生长并减少ROS，揭示二者分别作为负向和正向调节因子通过ROS调控花粉管发育。

2. S-RNase非特异性地结合FviPP2Ac
Y2H和Co-IP证实FviPP2Ac能与两种S单倍型（Sa/Sb-RNase）直接互作，而FviRbohH不与S-RNase结合。这种互作无S单倍型选择性，暗示其可能作为S-RNase的广谱作用靶点。

3. S-RNase削弱FviPP2Ac对FviRbohH的抑制
生化实验显示FviPP2Ac通过物理结合抑制FviRbohH活性，而S-RNase加入后显著减弱这种互作强度，使FviRbohH"脱缰"产生过量ROS。这种调控不依赖S单倍型，构成SI反应的保守机制。

结论与意义
研究构建了"S-RNase→FviPP2Ac→FviRbohH→ROS"的信号传导链条：自花花粉管中，S-RNase通过劫持FviPP2Ac解除其对FviRbohH的制动作用，导致ROS爆发式积累，最终触发生长停滞。这一发现突破了传统SI理论仅关注S位点基因的局限，首次将蛋白磷酸酶（PP2A）与NADPH氧化酶（Rboh）的交叉对话纳入SI调控网络，不仅为蔷薇科植物育种中SI性状操纵提供了新靶点（如通过编辑FviPP2Ac实现自交亲和），更启示ROS稳态可能是植物生殖隔离的"保守开关"。研究还创新性地提出S-RNase的非毒性功能——作为蛋白互作调节剂，这为理解S-RNase在非SI物种中的保留现象提供了新思路。