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摘要在植物的双受精过程中，花粉萌发和花粉管的完整性对于完成双受精至关重要。RALF4/19-ANX1/2-BUPS1/2 复合体介导的信号通路在维持花粉管完整性方面起着至关重要的作用，但调控这些复合物成员在花粉管顶端极性定位和分布的潜在机制仍不清楚。拟南芥糖基化磷脂酰肌醇锚定蛋白COBRA家族被发现参与植物的生长发育过程，但在植物的生殖发育过程中研究极少，尤其是调控花粉管极性生长和维持完整性的分子机制仍不清楚。本研究利用正向遗传学、细胞生物学和分子生物学等多种生物学方法对拟南芥花粉中特异表达的膜锚定蛋白COBRA-Like 11（COBL11）在花粉管完整性生长过程中的功能进行了深入的研究，主要获得如下研究结果：<br>　　1、COBL11是一个调控花粉管完整性的新基因。本研究从拟南芥EMS诱变突变体库中筛选到一个花粉萌发率低且花粉管爆破率高的突变体，进一步通过全基因测序分析找到了该突变体的关联基因COBL11。研究发现COBL11功能缺失突变体花粉萌发率低，花粉管爆破率高，且花粉管在体内的生长速度慢，最终导致种子败育。因此，COBL11是一个参与维持花粉管完整性的关键成员。<br>　　2、COBL11 在成熟花粉粒和花粉管中特异性表达，进一步研究分析发现COBL11-GFP定位在花粉管顶端质膜，且和花粉管中的各种内膜细胞器共定位。通过FM4-64药理学实验发现COBL11功能缺失后花粉管中囊泡的内吞和分泌速率变慢。这些结果表明 COBL11 可能遵循典型的分泌途径且对囊泡极性运输至关重要。<br>　　3、COBL11与RALF4/19小肽，ANX1/2和BUPS1/2的胞外结构域互作，和LLG2/3不互作。花粉管BiFC实验进一步发现COBL11与RALF4小肽，受体激酶 ANX1 和 BUPS1 互作发生在花粉管顶端和胞质中，这种互作方式不同于LLG2/3和ANX1/BUPS1的互作。这些结果暗示COBL11和LLG2/3在调控花粉管完整性时的功能不同。<br>　　4、COBL11基因功能缺失影响RALF4小肽在花粉管中的正确分布和极性定位。研究发现cobl11突变体花粉管中RALF4-GFP顶端的分布明显减少且在柄部无序聚集，进一步研究发现COBL11基因功能缺失后影响RALF4小肽与花粉管表面的结合和内吞过程。这些结果表明COBL11可能通过和RALF4的直接相互作用影响RALF4在花粉管顶端的正确分布和定位。<br>　　5、COBL11 基因功能缺失影响受体激酶 ANX1 在花粉管中的极性定位。COBL11功能缺失后花粉管中ANX1在顶端质膜的定位明显增多，并向顶端胞质中大量聚集；进一步发现荧光漂白后cobl11中ANX1-GFP的荧光恢复速率变慢，表明COBL11通过影响囊泡运输进而调控ANX1在花粉管中的极性定位。<br>　　6、COBL11参与活性氧调控的花粉管完整性过程。COBL11功能缺失后花粉管中ROS水平显著降低，且随着双氧水浓度的增加cobl11突变体的花粉萌发率显著上升，爆破率显著降低，暗示着COBL11调控花粉管中活性氧产生进而影响花粉管完整性。<br>　　7、COBL11的功能缺失影响了花粉管细胞壁多糖的丰度和分布。COBL11功能缺失导致花粉管顶端JIM7识别的高甲酯化软果胶明显增多，LM15识别的木葡聚糖和LM6识别的鼠李半乳糖醛酸聚糖，以及花粉管中苯胺蓝标记的胼胝质等分布异常。<br>　　综上所述，本研究通过探究拟南芥 COBL11 在花粉管极性生长和完整性过程中的生理功能和细胞生物学过程，首次发现了植物特异性的 GPI 锚定蛋白COBRA 家族成员 COBL11 参与花粉管的完整性生长，并且揭示了花粉管中COBL11调控顶端RALFs-ANXs-BUPSs复合体的稳态和极性定位的分子机理。这些发现为阐明维持花粉管完整性的分子机理提供了新认知和新思路。