花粉管的生长和引导是植物有性生殖的重要环节。花粉粒在柱头上萌发产生花粉管,花粉管在引导信号的作用下生长并通过珠孔进入胚珠,释放精子从而完成双受精。研究雌蕊对花粉管生长调控对解析植物的生殖发育具有重要的意义。我们首先通过基因组规模酶的相关性网络模型分析(Genome-scale enzyme correlation network models,GECN)对玉米和拟南芥雌蕊授粉前后差异表达基因进行了比较,鉴定了在两种植物授粉后均优势表达的代谢途径。类黄酮广泛存在于高等植物中,可以防止紫外线照射、调节生长素的运输以及通过诱导根瘤菌结瘤基因表达调控植物与微生物的相互作用。我们利用amiRNA技术敲除类黄酮途径相关基因和体外施加类黄酮物质两种策略研究了柱头类黄酮代谢途径对花粉管生长的影响。具体研究结果如下:(1)40个代谢途径(涉及88类酶)在玉米和拟南芥授粉后雌蕊中富集。如:谷氨酸的降解途径可能通过影响雌蕊柱头到子房胚轴的GABA浓度梯度,从而导致花粉管生长的方向性杂乱;淀粉降解途径可能通过影响供应花粉管生长的能量需求从而影响花粉管的生长。(2)UF3GT、UGT75C1、ANS和LAR基因分别编码类黄酮代谢途径中的花青素3-O葡萄糖基转移酶、花青素5-O葡萄糖基转移酶、无色花青素加氧酶和无色花青素还原酶。amiRNA转基因植株中花粉管的生长延迟,其雌蕊中类黄酮含量降低,说明类黄酮影响花粉管的体内生长。(3)施加一定浓度类黄酮可以提高体外花粉的萌发率和促进花粉管的生长,说明类黄可以影响花粉管的体外生长。综上所述,类黄酮影响花粉管的生长。