温肯科研人|理工学院教授科研解密植物繁殖过程中的关键蛋白


近日,温州肯恩大学科研办颁布了科研奖励项目名单,其中理工学院教授Aloysius Wong有四项研究项目入选该名单。其中,《拟南芥二乙酰甘油激酶4 (DGK4)参与一氧化氮依赖性花粉管的引导和受精》发布于Development期刊 [影响因子: 5.611],该研究以科学的手段解密了植物有性繁殖过程中DGK4蛋白的关键作用,该研究将有助于优化植物生长, 促进生物技术的创新和转化。

动物(包括人类)通过身体运动对环境做出反应,但是植物如何实现这一目标呢?尽管它们扎根土地,无法移动,但时间证明它们能够适应各种环境并持续繁衍。因此,有理由相信植物细胞中必然存在复杂的机制,使它们能够感知环境信号。

在植物受精过程中,精子从花粉管向胚珠中的卵的传递过程亦是如此。花粉管是如何到达胚珠的,这个问题一直困扰着Wong 博士,引领着他不断探索。而这一探索就是近十年的光阴。

 

理工学院教授Aloysius Wong

 

如生物学家所知,一氧化氮作为一种快速扩散的气体,在动植物的繁殖过程中均起着关键作用。植物有性繁殖过程中一氧化氮促进花粉-柱头相互作用和花粉管引导。然而,在此传授过程中具体哪种蛋白质起了作用还尚未可知。

这个问题也同样引起了美国、意大利和沙特阿拉伯学者的兴趣,在他的积极斡旋下,一个横跨数个国家的研究团队成立,总共6名科研专家加入了对这一问题的探究。

其实,2011年当他还是就读博士学位的时候,对这问题就做了初步的探究,但是受限于当时的科技和研究条件,即使再高清的显微镜都无法跟踪到花粉管内部存活的细胞行为,研究自然也无从推进。

“当时很多人都质疑该研究的是否真的具有可操作性,因为要观察的细胞太小,根本无从监测。但是,我一直没有放弃。” 他强调,“如果你坚信一个想法,不要让任何人左右你探寻的步伐,对于科研尤其如此。”

本次发表的研究表明,拟南芥DIACYLGLYCEROL KINASE4(DGK4)蛋白直接参与花粉管中一氧化氮的信号传导。在体外,DGK4突变型花粉管生长缓慢,并且其生长速率和飞行中对一氧化氮不敏感。同样,在体内,突变的花粉管生长较慢,并且受野生型花粉管所竞争。序列分析显示,DGK4包含一个H-NOX标记(如下图),已知该标记可感应其他生物中的一氧化氮。

 

DGK4对一氧化氮的传感

(Nitric oxide sensing by DGK4)

 

生化分析表明,DGK4蛋白具有光谱和催化变化,与一氧化氮的感知和信号传导功能兼容,同时还显示激酶和鸟苷酸环化酶活性。DGK4结构域法规的进一步研究显示,cGMP和一氧化氮均抑制激酶,但一氧化氮不抑制鸟苷酸环化酶活性。

目前,Wong博士的研究已将DGK4确立为植物繁殖过程中一氧化氮传感和信号传导的关键介体。在最近发表在Molecular Plant 期刊 [影响因子: 12.084]上的论文中,Wong博士团队解释了H-NOX主题如何潜在地识别植物和其他系统中的新型一氧化氮传感器。

这一研究属于基础生物领域,但是,这一成果将有助于植物施肥,以促进植物的发芽、生长和发育,对促进农业、种植业发展意义重大。

从2014年结束法国博士后工作,到入职温肯已经过去整整5年。他坦言温肯的生活非常平静,与之前工作专注科研不同,这里工作需要兼顾教学和科研,虽然有压力,但是同时也赋予他一种成就感“可以把自己的科研成果与学生分享是快乐的。”

为了促进更多学生加入到科研事业中来,他在温肯也成立了自己的科研团队,目前该团队有4-6人,包括职工及学生。专业并不是他考虑的首要因素,兴趣是第一位的,其次是动力。

从剑桥硕士转至金阿卜杜拉科技大学的博士,他并没有过多犹豫。他寄言,对于博士学习而言,选择一个好的导师至关重要。好的导师给你表达的自由,像一座灯塔引领你前行。他的博士生导师对于他职业生涯的选择和塑造都发挥了重要作用,他也会用这种态度引领温肯学子求知之路。

 

Aloysius Wong

Aloysius Wong是理工学院生物学副教授,他拥有科技大学生物科学博士学位,剑桥大学硕士学位,国家自然基金项目,浙江省自然科学基金委员会 — 青年基金项目。入教温肯以来,Aloysius Wong 博士已先后在《Molecular Plant》,《Plant Cell》,《Plant Journal》,《Bioinformatics》,《Development》,《 Frontiers in Microbiology 》等国际顶级学术期刊上发表多篇论文。

 

文字 | 赖秋红(Alisa LAI)

图片 | 受访者提供

制作 | 汤涟猗

责编 | 媒体中心