花粉萌发和花粉管生长是植物有性生殖的关键步骤,花粉管高尔基体上细胞壁成分的合成及运输在其中扮演重要角色。高尔基体是在植物细胞中发挥重要功能且具有极性结构的细胞器。高尔基体驻留蛋白(如糖基化酶和糖基转移酶等)必须有序定位在高尔基体不同部位,才能保证花粉管细胞壁组分合成及定向运输的正确进行,但是参与调控这些驻留蛋白定位的分子机制目前还很不清楚。在酵母和哺乳动物中,一个由八个亚基组成的蛋白复合体—-COG(Conserved Oligomeric Golgi)复合体在保持高尔基体形态结构的完整性以及逆向囊泡运输和定位过程中作为拴系因子发挥了关键的功能。植物中也存在COG复合体,但是目前仅有一篇文章报道COG复合体在植物中的功能。COG复合体的COG7基因突变后,导致高尔基体驻留蛋白的分布异常,该突变体出现了幼苗生长迟缓的表型。我们以这个关键复合体——COG复合体亚基COG8基因为切入点,研究植物高尔基体内驻留蛋白运输和定位的分子机制及其对植物发育的影响。本实验鉴定了拟南芥中COG复合体的一个亚基COG8基因的一个功能缺失性突变体。通过表达模式分析,显示COG8基因在拟南芥中为组成性表达,在花粉和花粉管中表达强烈,且在花粉中是从二核期开始表达。通过遗传分析的数据显示,COG8基因的突变对拟南芥雌配子体的发育只有轻微的影响,但是完全阻断了雄配子体的传递。通过表型观察,突变体花粉的外部形态、活性及内核发育都很正常,但花粉管在体内体外的生长都受到抑制,出现了三种异常表型：1)花粉刚开始萌发就发生爆裂；2)花粉管形态不正常,具体表现为短粗、肿胀、扭曲、分叉或在生长过程中爆裂；3)花粉管萌发后生长受到抑制,花粉管很短但形态正常。通过观察花粉亚细胞结构发现,突变花粉内高尔基体的形态受影响严重。进一步的对突变花粉管壁的主要成分进行化学特异染色显示,花粉管中纤维素的分布及含量几乎不受影响,胼胝质和果胶能正常合成却不能正确运输从而导致在花粉管内分布紊乱。COG8突变产生的表型能被正常的COG8基因组DNA所回补,说明cog8突变体的表型确实是由于COG8基因的突变所导致的。亚细胞定位的结果显示,COG8蛋白可能在TGN,顺式高尔基体以及内体中发挥功能。综合上述结果,COG8在植物中也是作为栓系因子参与高尔基体上的逆向囊泡运输过程,调控花粉管壁主要成分在花粉管中的的分布极性,从而介导拟南芥花粉的萌发及花粉管的生长。本研究我们以酵母和哺乳动物细胞的研究进展为参考依据,开展植物体内可能发挥重要功能大分子复合体COG亚基COG8基因的研究。并将囊泡运输途径与花粉管极性顶端生长机制联系在一起,为研究植物花粉管的极性顶端生长机制提供了新思路。