ABSTRACT Nuclear movement and positioning play a role in developmental processes throughout life. Nuclear movement and positioning are mediated primarily by linker of nucleoskeleton and cytoskeleton (LINC) complexes. LINC complexes are comprised of the inner nuclear membrane SUN proteins and the outer nuclear membrane (ONM) KASH proteins. In Arabidopsis pollen tubes, the vegetative nucleus (VN) maintains a fixed distance from the pollen tube tip during growth, and the VN precedes the sperm cells (SCs). In pollen tubes of wit12 and wifi, mutants deficient in the ONM component of a plant LINC complex, the SCs precede the VN during pollen tube growth and the fixed VN distance from the tip is lost. Subsequently, pollen tubes frequently fail to burst upon reception. In this study, we sought to determine if the pollen tube reception defect observed in wit12 and wifi is due to decreased sensitivity to reactive oxygen species (ROS). Here, we show that wit12 and wifi are hyposensitive to exogenous H2O2, and that this hyposensitivity is correlated with decreased proximity of the VN to the pollen tube tip. Additionally, we report the first instance of nuclear Ca2+ peaks in growing pollen tubes, which are disrupted in the wit12 mutant. In the wit12 mutant, nuclear Ca2+ peaks are reduced in response to exogenous ROS, but these peaks are not correlated with pollen tube burst. This study finds that VN proximity to the pollen tube tip is required for both response to exogenous ROS, as well as internal nuclear Ca2+ fluctuations.

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LINC复合体介导的营养核定位参与拟南芥花粉管中的钙和ROS信号传导

摘要 核运动和定位在整个生命的发育过程中发挥作用。核运动和定位主要由核骨架和细胞骨架 (LINC) 复合物的接头介导。LINC 复合物由内核膜 SUN 蛋白和外核膜 (ONM) KASH 蛋白组成。在拟南芥花粉管中，营养核 (VN) 在生长过程中与花粉管尖端保持固定距离，并且 VN 在精子细胞 (SC) 之前。在 wit12 和 wifi 的花粉管中，植物 LINC 复合体的 ONM 成分缺乏的突变体，在花粉管生长过程中 SCs 位于 VN 之前，并且与尖端的固定 VN 距离丢失。随后，花粉管在接收时经常无法爆裂。在这项研究中，我们试图确定在 wit12 和 wifi 中观察到的花粉管接收缺陷是否是由于对活性氧 (ROS) 的敏感性降低所致。在这里，我们表明 wit12 和 wifi 对外源性 H2O2 不敏感，并且这种低敏感性与 VN 与花粉管尖端的接近度降低有关。此外，我们报告了生长花粉管中核 Ca2+ 峰的第一个实例，这些峰在 wit12 突变体中被破坏。在 wit12 突变体中，核 Ca2+ 峰响应外源性 ROS 减少，但这些峰与花粉管破裂无关。该研究发现，对外源性 ROS 以及内部核 Ca2+ 波动的反应都需要 VN 靠近花粉管尖端。我们表明 wit12 和 wifi 对外源性 H2O2 不敏感，并且这种低敏感性与 VN 与花粉管尖端的接近度降低有关。此外，我们报告了生长花粉管中核 Ca2+ 峰的第一个实例，这些峰在 wit12 突变体中被破坏。在 wit12 突变体中，核 Ca2+ 峰响应外源性 ROS 减少，但这些峰与花粉管破裂无关。该研究发现，对外源性 ROS 以及内部核 Ca2+ 波动的反应都需要 VN 靠近花粉管尖端。我们表明 wit12 和 wifi 对外源性 H2O2 不敏感，并且这种低敏感性与 VN 与花粉管尖端的接近度降低有关。此外，我们报告了生长花粉管中核 Ca2+ 峰的第一个实例，这些峰在 wit12 突变体中被破坏。在 wit12 突变体中，核 Ca2+ 峰响应外源性 ROS 减少，但这些峰与花粉管破裂无关。该研究发现，对外源性 ROS 以及内部核 Ca2+ 波动的反应都需要 VN 靠近花粉管尖端。在 wit12 突变体中被破坏。在 wit12 突变体中，核 Ca2+ 峰响应外源性 ROS 减少，但这些峰与花粉管破裂无关。该研究发现，对外源性 ROS 以及内部核 Ca2+ 波动的反应都需要 VN 靠近花粉管尖端。在 wit12 突变体中被破坏。在 wit12 突变体中，核 Ca2+ 峰响应外源性 ROS 减少，但这些峰与花粉管破裂无关。该研究发现，对外源性 ROS 以及内部核 Ca2+ 波动的反应都需要 VN 靠近花粉管尖端。