2021年11月14日，The Plant Journal在线发表了河北师范大学生命科学学院李蕊教授课题组题为“Arabidopsis SKU5 Similar 11 and 12 play crucial roles in pollen tube integrity, growth, and guidance”的研究论文。该研究发现拟南芥多铜氧化酶家族成员SKS11和SKS12是花粉管细胞完整性所必需的，并且它们在花粉管生长和导向中发挥关键作用。

多铜氧化酶（MCOs）是在细菌、真菌、植物和动物中发现的铜（Cu2+）结合蛋白，在其Cu2+中心接受底物电子，催化氧气还原为水。MCOs包含三个高度保守的Cu2+结合位点，可以将电子转移到O2，另有10个组氨酸残基负责将三个Cu2+结合位点内的Cu2+离子连接。植物中主要的MCOs包括漆酶和抗坏血酸氧化酶（AAOs）。Skewed5 (SKU5) Similar (SKS)为MCOs亚家族之一，该类蛋白成员缺乏铜离子连接所必需的组氨酸残基。拟南芥基因组包含19个SKS家族成员，其中SKS11-14在花粉中特异性表达；然而，目前对大多数SKS蛋白的功能和细胞机制还是未知的。

本研究发现拟南芥SKS11和SKS12在花粉和花粉管中特异性高表达; sks11和sks12单突无明显发育缺陷，但sks11sks12双突种子数量显著减少，且雄配子体传递效率显著降低。体外和体内花粉萌发实验结果显示，sks11sks12双突的大部分花粉在萌发时发生爆裂，花粉管生长缓慢，并且沿珠柄和珠孔的生长发生缺陷。鉴于观察到的花粉爆裂表型，推测sks11sks12双突的细胞壁多糖沉积可能受到影响。多糖免疫组化染色等检测发现，sks11sks12花粉管细胞壁中的一些细胞壁多糖和阿拉伯半乳聚糖的含量显著降低。已知活性氧（ROS）参与生长过程中花粉管完整性的维持，rbohh-1rbohj-2双突花粉管显示ROS水平下降，并在体外观察到爆裂现象。本研究通过ROS敏感性染料染色观察以及H2O2传感器 Hyper检测发现，sks11sks12花粉管中的ROS含量显著降低。此外，与漆酶及其他SKSs等相比，SKS11和SKS12序列缺乏9个保守的组氨酸残基。为研究SKS11中唯一的组氨酸残基（444th）是否具有功能，对该位点进行点突（444His-Ala）发现，SKS11444His-Ala过表达能够恢复 sks11sks12的突变表型，表明这一个保守的组氨酸残基可能是MCO活性所必需的，而SKS11的正常功能可能并不依赖于该位点。

综上表明，拟南芥SKS11和SKS12在花粉和花粉管中高量表达，可能通过调控花粉管中细胞壁多糖的沉积和ROS水平而在花粉管完整性、生长和导向维持方面发挥至关重要的作用。该研究得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北省高等拔尖人才计划、高校新世纪优秀人才支持计划、教育部重点项目、河北省高校高层次人才基金和河北省高校百名创新人才计划的资助。