花粉管通过持续快速的极性生长穿过花柱道，将两个精细胞送入胚囊，完成开花植物的双受精过程。微丝在花粉管的不同部位形成形态各异的空间结构，并在花粉管生长的过程中进行快速的动态周转，对花粉管的极性生长至关重要。但花粉管中微丝动态周转的调控机制有待于深入阐明。　　微丝解聚是微丝动态周转的关键步骤，在这个过程中肌动蛋白解聚因子ADF发挥了核心作用。对花粉管中ADF的功能进行深入解析有利于理解微丝骨架的动态周转的机制。本研究以拟南芥花粉管为研究系统，综合运用分子生物学、生物化学和细胞生物学等手段解析了ADF7/ADF10及其协作因子CAP1在花粉管微丝动态周转过程中的功能和协调机制。　　拟南芥ADF家族包括11个成员，其中第Ⅱ亚家族中的两个成员AtADF7和AtADF10在花粉中特异表达，发现AtADF7和AtADF10功能缺失突变体花粉管的生长速率与野生型花粉管相比显著下降。体外生化实验表明ADF7和ADF10都倾向结合ADP-G-actin，抑制核苷酸交换，并能结合、切断微丝和促进微丝的解聚，而且ADF10的活性明显高于ADF7。与生化活性相对应的是，adf7和adf10突变体花粉中微丝含量上升，突变体的花粉萌发和花粉管生长对微丝解聚剂Latrunculin B处理和野生型相比变得不敏感，且adf10更强。随后活体观察微丝的动态，发现adf7和adf10突变体花粉管中微丝的切割频率和解聚速率都有明显下降。这些结果与两个ADF的生化活性很好地吻合。　　为了产生对ADF活性影响尽可能小的EGFP融合构建以真实地指示其胞内定位情况，以ADF7为例产生在ADF7蛋白的不同位置插入EGFP成为融合构建，并以对adf7突变体表型的互补程度作为指标，筛选合适的融合构建。发现在Val10后插入EGFP的融合蛋白(ADF7-EGFPV10)最大程度地互补了adf7的表型。ADF7在花粉管的不同部位主要以丝状的形式存在，且在槽部能很好的结合到微丝束上。利用同样的策略，我们产生了ADF10-EGFPV10融合蛋白，发现它也能很好地互补adf10突变体表型。ADF10也在花粉管的不同部位存在，但相比之下，ADF10在亚顶端有一定程度的聚集，这暗示着它可能在调控亚顶端微丝的排布和动态方面起到更重要的作用。另外，有意思的是相比ADF7来说，ADF10在细胞质中定位相对较多，这可能与其具有更高的actin单体结合活性相关，暗示着他们在体内调控微丝动态方面可能扮演不同的角色。　　ADF蛋白大都具有微丝切割和促进actin亚基解离的功能，但他们在体内主要通过哪种活性来实现其功能还不是很清楚。我们发现ADF7-EGFPV10的切割活性和与G-actin结合的能力基本不受影响;在ADF7的I73-C78之间插入EGFP的融合蛋白(选择了D75为例，融合蛋白为ADF7-EGFPD75)虽然与G-actin结合的能力不受影响，但切割活性严重下降，且不能互补体内表型。由此我们认为ADF7的微丝切割活性在体内具有重要的作用。　　为了揭示adf突变体花粉管生长出现缺陷的可能的细胞学基础，随后对adf10突变体花粉管中的囊泡运输情况进行了观察并和野生型进行了比较。发现adf10突变体花粉管中RabA4b-YFP标记的顶端囊泡的聚集程度和野生型相比受到了影响，变得更弥散，表明ADF10介导的微丝动态周转参与调控向花粉管顶端的囊泡运输。此外， adf10突变体花粉管中YFP-ARA7标记的大囊泡运动速率和野生型花粉管相比也显著降低，表明ADF介导的微丝动态对于胞质环流等物质运输过程都具有普遍的调控作用。　　为了研究ADF在体内如何和其他因子协作调控微丝动态转换，我们又分析了另一种肌动蛋白结合蛋白:腺苷酸环化酶相关蛋白1(CAP1)的功能。发现CAP1能够在体外促进ADF7和ADF10的微丝切割和解聚活性; cap1突变体和过表达CAP1株系的花粉粒中微丝含量分别增加和减少。为了证明cap1突变体的花粉微丝表型是由于其调控ADF的活性丢失造成的，我们将预测的CAP1蛋白N端与ADF互作的保守位点进行点突变，发现突变的CAP1蛋白(CAP1-90)对ADF7和ADF10生化活性的促进效果都减弱，并且不能在cap1体内互补微丝过多积累的表型，证实了CAP1在体内通过促进ADF的活性调控微丝动态周转。　　综上所述，ADF7和ADF10通过功能强弱和定位分布的不同，对花粉管中微丝的动态周转进行精细的调控，影响物质向顶端的运输和聚集，最终调控了花粉管的极性生长。并且ADF切割微丝的活性在体内具有不可或缺的重要意义。CAP1促进了ADF7和ADF10对微丝的的切割和解聚，且它们之间互作位点在进化上是保守的。这些结果大大丰富了人们对微丝骨架调节花粉管极性生长的分子机制的认识，同时对其他细胞系统中的微丝骨架调控机制也有借鉴意义。