Abstract
S-RNase-based self-incompatibility (SI) is a genetically determined self/non-self-recognition process employed by many flowering plant species to prevent inbreeding and promote outcrosses. For the Plantaginaceae, Rosaceae and Solanaceae, it is now known that S-RNase and S-locus F-box (two multiple allelic genes at the S-locus) determine the female and male specificity, respectively, during SI interactions. However, how allelic products of these two genes interact inside pollen tubes to result in specific growth inhibition of self-pollen tubes remains to be investigated. Here, we review all the previously proposed biochemical models and discuss whether their predictions are consistent with all SI phenomena, including competitive interaction where SI breaks down in pollen that carries two different pollen S-alleles. We also discuss these models in light of the recent findings of compartmentalization of S-RNases in both incompatible and compatible pollen tubes. Lastly, we summarize the results from our recent biochemical studies of PiSLF (Petunia inflata SLF) and S-RNase, and present a new model for the biochemical mechanism of SI in the Solanaceae. The tenet of this model is that a PiSLF preferentially interacts with its non-self S-RNases in the cytoplasm of a pollen tube to result in the assembly of an E3-like complex, which then mediates ubiquitination and degradation of non-self S-RNases through the ubiquitin–26S proteasome pathway. This model can explain all SI phenomena and, at the same time, has raised new questions for further study
چکیده
خود ناسازگاری مبتنی بر S-RNase فرایند تشخیص خود/غیر خودی بوده که بصورت ژنتیکی در بسیاری از گونه های گیاهان گلدار برای جلوگیری از خود باروری و تسریع در دگرباروی مورد استفاده قرار می گیرد. در گیاهان، خصوصا در خانواده Rosaceae و Solanaceae که S-Rnaseو S-locus F-box (دو ژن چند اللی در جایگاه ژنی S) به ترتیب مادینگی و نرینگی در طول بر هم کنش S1 به طور اختصاصی تعیین می کند. با این وجود این که محصولات اللی این دو ژن چگونه در داخل لوله گرده باهم برهمکنش نشان می دهند و بطور اختصاصی باعث ممانعت از رشد لوله گرده می شود هنوز مبهم مانده است. در این مقاله همه مدل های بیوشیمیایی مطرح شده را مرور می کنیم و این که چکونه پیش بینی های این مدل با پدیده S1 که شامل برهم کنش رقابتی، در جایی که S1 در داخل لوله گرده به دو الل S تبدیل می شود، سازکاری دارد مورد بحث قرار می گیرد. ما همچنان این مدل ها را با توجه به یافته های اخیر در تقسیم بندی RNase در دو سیستم سازگار و ناسازگار لوله گرده مورد بحث قرار می دهیم نهایتا ما نتایج مطالعات بیوشیمیایی خود را در PiSLF (Petunia inflate SLF) و S-RNase جمع بندی می کنیم تا یک مدل جدیدی از مکانیسم بیوشیمیایی S1 را در خانواده Solanacea پیشنهاد دهیم. این مدل بر این اساس استوار است که PiSLF بصورت ترجیحی با S-RNase غیر خودی در سیتوپلاسم لوله گرده واکنش می دهد که منجر به تشکیل کمپلکس شبه E3 که خود موجب تجزیه سیستم S-RNase غیر خودی با استفاده از مسیر پروتئوزوم یوبیکوئیتین 26S می شود این مدل می تواند همه فرایند های s1 را توضیح دهد همزمان می تواند سوالات جدید را برای مطالعه بیشتر در این زمینه پیشنهاد دهد
1-مقدمه
بسیاری از گیاهان گلدار (آنژیوسپرم ها) گل های دو جنسی را تولید می کنند که هر دو ارگان مادینگی (مادگی) و نرینگی (پرچم) در فاصله نزدیک به هم قرار دارند. این شرایط باعث ایجاد تمایل شدیدی برای خود گده افشانی که منجر به اینبریدیگ می شود می گردد اینبریدیگ اغلب منجر به کاهش شایستگی در نتاج (به عنوان مثال افزایش حساسیت به بیماری و تنش) می شود...