发现植物花药质体中脂肪酸代谢新途径

上海交大张大兵教授研究团队和美国、德国等科研小组合作，经过近7年的研究，克隆并鉴定了一个参与单子叶植物水稻花药及花粉外壁发育的脂肪酰基载体蛋白还原酶（Fatty Acyl Carrier Protein Reductase ），DPW（Defective Pollen Wall），并提出了花药表皮和花粉外壁发育新途径（如下图所示）。该研究成果发表在《植物细胞》（The Plant Cell，June 24, 2011）。

DPW参与的花粉外壁和花药表皮层合成分子机制的示意图

脂肪醇是一类广泛地存在于植物、动物、藻类等生物体中的脂类分子，以游离态或者与其它分子结合态形式作为植物和昆虫表皮、动物皮肤等组织结构的重要细胞组分。 长期以来，人们对于脂肪醇合成的生化分子机制了解甚少。花药表皮和花粉外壁是植物雄性生殖细胞的重要的保护结构，该结构可保护花粉免受外界环境和病菌等侵害，花粉外壁物质在花粉和柱头的相互识别过程中发挥重要的作用。

该研究揭示，DPW蛋白定位于质体中，重组蛋白可以脂肪酰基载体蛋白为底物，将C16脂肪酸还原为其相应的脂肪醇，从而参与花药及花粉外壁的合成，并且通过遗传互补等实验证明DPW在双子叶植物拟南芥中具有保守的生物学功能。这项研究证明了植物质体除了具有合成脂肪酸能力，还具备将脂肪酸转化为脂肪醇的功能。另外，此前有报道认为动物和植物中的Fatty acid reductase (FAR)的底物是fatty-acyl CoAs, 该研究则证明了DPW（FAR类似蛋白）的最适底物为fatty acyl-ACP。