Evolution of the thermostability of actin-depolymerizing factors enhances the adaptation of pollen germination to high temperature

生物 花粉 发芽 拟南芥 双受精 拟南芥 适应(眼睛) 植物 有性生殖 热稳定性 人类受精 细胞生物学 花粉管 授粉 突变体 遗传学 基因 生物化学 神经科学
作者
Dong Qian,T. M. Li,Shuyuan Chen,Dongshi Wan,Yong‐Xing He,Chen Zheng,Jiajing Li,Zhenping Sun,Jiejie Li,Jj Sun,Yingzhi Niu,H. Li,Mu-xuan Wang,Yue Niu,Yang Yang,Lizhe An,Yun Xiang
出处
期刊:The Plant Cell [Oxford University Press]
卷期号:36 (4): 881-898 被引量:1
标识
DOI:10.1093/plcell/koad280
摘要

Abstract Double fertilization in many flowering plants (angiosperms) often occurs during the hot summer season, but the mechanisms that enable angiosperms to adapt specifically to high temperatures are largely unknown. The actin cytoskeleton is essential for pollen germination and the polarized growth of pollen tubes, yet how this process responds to high temperatures remains unclear. Here, we reveal that the high thermal stability of 11 Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) actin-depolymerizing factors (ADFs) is significantly different: ADFs that specifically accumulate in tip-growing cells (pollen and root hairs) exhibit high thermal stability. Through ancestral protein reconstruction, we found that subclass II ADFs (expressed specifically in pollen) have undergone a dynamic wave-like evolution of the retention, loss, and regeneration of thermostable sites. Additionally, the sites of AtADF7 with high thermal stability are conserved in ADFs specific to angiosperm pollen. Moreover, the high thermal stability of ADFs is required to regulate actin dynamics and turnover at high temperatures to promote pollen germination. Collectively, these findings suggest strategies for the adaptation of sexual reproduction to high temperature in angiosperms at the cell biology level.

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