生物通报道  来自中国农业大学的研究人员与葡萄牙里斯本大学、澳大利亚阿德雷德大学、澳大利亚萨尔茨堡大学等处的科研学者开展合作在新研究中揭示了氨基酸调节雄性配子体和雌蕊组织之间全新的信号转导机制，类似于动物神经系统的常见机制。这不仅是植物学上的重大发现，也对动物学、医学等其他领域的研究具有较大参考价值。

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相关研究论文 “谷氨酸受体类基因在花粉管中形成钙离子通道且受雌蕊中的D-丝氨酸调控”（Glutamate Receptor–Like Genes Form Ca2+ Channels in Pollen Tubes and Are Regulated by Pistil D-Serine）以封面文章的形式发表在近期SCIENCE杂志上。

领导这一研究的是葡萄牙里斯本大学J.A. Feijó教授。中国农业大学资源环境学院刘来华教授作为作者之一参与了该项研究。

胞质中游离钙离子浓度（[Ca2+]cyt）的升高或钙振荡是真核细胞信号转导机制的最基本组成部分，它涉及到几乎所有的生物学事件。然而，激发植物信号转导的钙离子通道的分子基础一直未明确，长期以来被列为理论学术界极力研究和争论的热点。迄今，植物体中转运钙离子跨越细胞质膜的载体尚未知。

在这篇文章中研究人员利用药理学、电生理学以及基因功能缺失的突变体等研究技术，首次在烟草和拟南芥中发现谷氨酸受体类离子通道（glutamate receptor–like channels, GLRs）利用D-丝氨酸（D-Serine）作为配体（ligand）而介导钙离子的跨质膜内流，进而调节花粉管顶端细胞的[Ca2+]cyt梯度，最终影响花粉管的生长及其形态建成。研究还发现，在丝氨酸消旋酶基因被敲除的拟南芥突变体（SR1）中，野生型植物的花粉管在SR1雌蕊中的生长发生缺陷并伴以GLR（GLR1.2，GLR3.7）的钙离子通道活性降低。

上述研究成果首次阐明了高等植物GLR家族成员需要特定的配体物质以开启其钙离子通道功能，以及与此直接关联的系列分子生理学事件－胞质钙振荡与花粉管发育；揭示了植物雄性配子体与雌蕊组织之间相互识别、生长适应的一种全新生物信号机理，此类似于动物神经系统中普遍存在的由氨基酸开启的信息交流机制。这不仅是植物分子生物学上的重大发现，而且对微生物学、动物学、生物医学等其他领域的研究也具有重要的学术参考价值。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Glutamate Receptor–Like Genes Form Ca2+ Channels in Pollen Tubes and Are Regulated by Pistil d-Serine

Elevations in cytosolic free calcium concentration ([Ca2+]cyt) constitute a fundamental signal transduction mechanism in eukaryotic cells, but the molecular identity of Ca2+ channels initiating this signal in plants is still under debate. Here, we show by pharmacology and loss-of-function mutants that in tobacco and Arabidopsis, glutamate receptor–like channels (GLRs) facilitate Ca2+ influx across the plasma membrane, modulate apical [Ca2+]cyt gradient, and consequently affect pollen tube growth and morphogenesis. Additionally, wild-type pollen tubes grown in pistils of knock-out mutants for serine-racemase (SR1) displayed growth defects consistent with a decrease in GLR activity. Our findings reveal a novel plant signaling mechanism between male gametophyte and pistil tissue similar to amino acid–mediated communication commonly observed in animal nervous systems.

附：
刘来华

个人简历

2004年10月—今 中国农业大学特殊引进人才, 资源与环境学院植物营养(分子生物)学教授,博士导师
2004.11-2006.1 英国剑桥大学植物科学系，兼(独立性)博士后研究员
2002年—2004年 英国剑桥大学植物科学系，博士后研究员
1998年—2002年 德国蒂宾根大学植物分子生物学中心（ZMBP），理学（生物学）博
1996年—1998年 德国霍因海姆大学（Hohenheim Uni.）、蒂宾根大学（Tuebingen Uni.)工作、学习
1994年—1996年 中国农大资环学院，博士生
1991年—1994年 中国农大资环学院，硕士

主要研究领域
生物膜蛋白基因在植物养分吸收、抗逆生长及信号传递过 程中的分子功能。

近期新研究成果
首次克隆并鉴定出高等植物（拟南芥）中主动及被动运输尿素分子的基因（AtDUR3，TIP1;2/2;1/4;1），为高等植物特别是农作物高效吸收、利用尿素氮肥提供了新的分子生物学理论基础。首次（合作）发现外源谷氨酸作为信号分子调控根系形态形成的特殊生物功能。

目前主要的研究课题

尿素（氮肥）跨膜运输的分子机理与提高作物的氮素利用

高等植物谷氨酸受体离子通道基因（GLR）的分子生物学功能（e.g. 可能涉及到根系发生及形成、阳离子吸收与平衡、植物抗逆机制、钙通道与信号传递等）

根系形态形成与功能的分子机理

高等植物水通道基因（Aquaporin）的分子生物学功能。 （e.g. 植物的水分平衡与抗旱机制、对生物小分子如尿素和氨 等的运输）

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