揭示拟南芥花粉表面黄酮苷的积累特异依赖于NPF型转运蛋白（2020.3.12 Plant Biotechnology Journal）

被子植物的雄配子体需要花粉壁的保护。花粉壁通常分为两层，即外壁和内壁。内壁的成分主要是果胶纤维素，抗性较差，经酸碱处理则分解;而外壁主要成分是孢粉素，抗腐蚀及抗酸碱性能强，所以研究花粉形态，主要依据外壁的结构。孢粉素的构成主要包括花粉特异性的羟基肉桂酸酰胺（HCAAs）和黄酮苷等代谢物的复杂混合物。雖然HCAAs和黄酮苷形成的生物合成途径已有研究报道，但是尚不清楚这些化合物如何转运至花粉表面。

2020年3月10日， The Plant Cell在线发表了德国莱布尼茨植物生物化学研究所Thomas Vogt团队题为“The Tapetal Major Facilitator NPF2.8 is Required for Accumulation of Flavonol Glycosides on the Pollen Surface in Arabidopsis thaliana”的论文，该研究对多种候选转运体进行测试，发现NPF型转运蛋白家族中一个绒毡层特异性的成员FST1，决定着花粉表面黄酮苷的积累。

AtNPF2.8是NTR/PTR nitrate/peptide转运蛋白家族的成员。黄酮3-O-槐糖苷是花粉壁的成分之一，其特征在于通过β - 1， 2 - 糖苷键结合到拟南芥的花粉表面。对黄酮苷转运蛋白（命名为AtFST1）融合绿色荧光蛋白（GFP）标签的瞬时表达实验表明，AtFST1定位于本氏烟草叶片表皮细胞的质膜内。然后，通过FST1启动子驱动的GFP reporter lines，证实了FST1在绒毡层的特异性表达。借助微生物摄取测定实验，利用14C-labeled黄酮苷，分析了体外条件下FST1的活性。最后，在fst1插入突变体中，转入正常的FST1基因，可以恢复花粉粒中黄酮苷含量至野生型水平，证实了FST1蛋白是花粉特异性黄酮3-O-槐糖苷从绒毡层转运到花粉表面所必需的。

在本研究中，作者还检测了其他候选的转运蛋白，如花药特异性ABC转运蛋白和MATE外排载体，结果表明，这两种转运蛋白对拟南芥花粉中黄酮苷的积累没有任何影响。同时，在fst1插入突变体中，黄酮醇槐糖苷的积累急剧减少，但花粉壁中其他物质，如HCAAs或其他疏水性脂类化合物的含量均不受影响，而且突变体的绒毡层和花粉粒的显微结构并无变化，对花粉的萌发和活力也无显著影响，表明了FST1蛋白功能的特异性。本研究加深了我们对被子植物生殖组织中类黄酮转运蛋白FST1的进化和多样化的认识。