Die sexuelle Fortpflanzung in Samenpflanzen beginnt, wenn das Pollenkorn (männlicher Gametophyt) auf der Oberfläche einer kompatiblen Narbe landet, wo es hydratisiert und seinen Stoffwechsel wieder aufnimmt. Durch die Pollenöffnung tritt ein Pollenschlauch aus, der durch chemische Hinweise aus dem weiblichen Gewebe durch den Griffel zum Eierstock geführt wird. Innerhalb des Eierstocks dringt der Pollenschlauch durch die Mikropyle in eine rezeptive Eizelle ein und bringt die männlichen Gameten in den Embryosack (weiblicher Gametophyt), um die Befruchtung durchzuführen.
Pollenschläuche sind schnell wachsende Zellen, die an ihrer Spitze polares Wachstum aufweisen. Das Wachstum der Pollenschläuche wird durch die schnelle und kontinuierliche Sekretion von Golgi-abgeleiteten Vesikeln angetrieben, die an der Spitze des Pollenschlauchs andocken und mit der Plasmamembran verschmelzen, wodurch neue Plasmamembran- und Zellwandvorläufer bereitgestellt werden. Pollenschlauch-Zellwände unterscheiden sich sowohl in Struktur als auch Funktion von denen somatischer Pflanzenzellen. An der Spitze wird die Pollenschlauchwand durch eine Primärwand gebildet, die hauptsächlich aus neu synthetisierten Pektinen besteht. Diese Primärwand bildet die äußere Schicht der Zellwand im Pollenröhrenschaft, wo sich neben der Plasmamembran eine sekundäre Kallosewand ablagert. Der Zellulosegehalt in Pollenschläuchen ist bemerkenswert gering und die subzelluläre Lokalisation variiert je nach Art.
Die Dynamik der Pollenschlauchwand ist ein wichtiges Merkmal für den Erfolg der Befruchtung und erfüllt mehrere Funktionen: physikalische Kontrolle der Pollenschlauchform, Schutz männlicher Gameten vor mechanischer Beschädigung, Haftung des Pollenschlauchs am Stempelübertragungsgewebe und Widerstand gegen den Turgordruck . Doch wie funktioniert diese lebensnotwendige Wechselwirkung zwischen Pollen Pollen und Stempel molekular gesehen?
Eine neue Studie in Annals of Botany liefert neue Erkenntnisse über den zeitlichen Verlauf und die räumliche Verteilung mehrerer Pektin- und Arabinogalactan-Protein-Epitope in Oliven (Olea europaea L.) Pollen in verschiedenen Stadien der Pollenkeimung und diskutiert ihre mutmaßlichen Funktionen im Kontext der Pollen-Stempel-Interaktion. Die Autoren schlagen vor, dass Galactane dem Pollenschlauch mechanische Stabilität verleihen könnten, indem sie jene Regionen verstärken, die besonders empfindlich auf Spannungsstress und mechanische Beschädigung reagieren. Andererseits könnten Arabinane und AGPs bei Erkennungs- und Adhäsionsphänomenen des Pollenschlauchs und der stylaren Übertragungszellen sowie der Ei- und Samenzellen wichtig sein.
Elektrophoretische Profilierung und immunzytochemischer Nachweis von Pektinen und Arabinogalactan-Proteinen in Olivenpollen während der Keimung und des Pollenschlauchwachstums. (2013) Annals of Botany 112 (3): 503-513 doi: 10.1093/aob/mct118
Zellwandpektine und Arabinogalactanproteine (AGPs) sind wichtig für das Pollenschlauchwachstum. Das Ziel dieser Arbeit war es, die zeitliche und räumliche Dynamik dieser Verbindungen in Olivenpollen während der Keimung zu untersuchen. Immunoblot-Profilanalysen in Kombination mit konfokalen und Transmissionselektronenmikroskopie-immunzytochemischen Nachweistechniken wurden unter Verwendung von vier Anti-Pektin- (JIM7, JIM5, LM5 und LM6) und zwei Anti-AGP- (JIM13 und JIM14) monoklonalen Antikörpern durchgeführt. Pektin- und AGP-Spiegel stiegen während der In-vitro-Keimung von Olivenpollen. (1 → 4)-β-D-Galactane lokalisiert im Cytoplasma der vegetativen Zelle, der Pollenwand und der Aperturintine. Nach dem Austreten des Pollenschlauchs lokalisierten sich Galaktane in der Pollenschlauchwand, insbesondere an der Spitze, und bildeten eine kragenartige Struktur um die Keimöffnung. (1 → 5)-α-L-Araber waren hauptsächlich in der Pollenschlauch-Zellwand vorhanden und bildeten in regelmäßigen Abständen in der subapikalen Zone charakteristische ringförmige Ablagerungen. Wie erwartet war die Pollenschlauchwand an der Spitze reich an hochveresterten Pektinverbindungen, während die Zellwand im Schaft hauptsächlich entesterte Pektine enthielt. Die Wand der generativen Zelle wurde spezifisch mit Arabinanen, hoch methylveresterten Homogalacturonanen und JIM13-Epitopen markiert. Außerdem war das extrazelluläre Material, das die äußere Exinschicht beschichtete, reich an Arabinanen, entesterten Pektinen und JIM13-Epitopen. Pektine und AGPs werden während der Pollenkeimung im Pollenschlauch neu synthetisiert. Die Synthese und Sekretion dieser Verbindungen sind zeitlich und räumlich reguliert. Galactane könnten dem Pollenschlauch mechanische Stabilität verleihen und die Regionen verstärken, die besonders empfindlich auf Zugspannung (Verbindungsstelle zwischen Pollenschlauch und Pollenkorn) und mechanische Beschädigungen (Spitze) reagieren. Arabinane und AGPs könnten bei Erkennungs- und Adhäsionsphänomenen des Pollenschlauchs und der stylaren Übertragungszellen sowie der Ei- und Samenzellen wichtig sein.
