微丝参与许多基本的生命过程，进而对植物生长发育行使重要的调控作用，而其功能的实现有赖于其特定的空间组织和动态特性。细胞如何对微丝的空间组织和动态实现严格调控是细胞生物学领域的核心问题，其中对其结合蛋白进行功能解析是关键。申请人多年从事微丝结合蛋白功能解析，取得了一些重要的进展。鉴定到一系列花粉中新的微丝结合蛋白，例如CP、gelsolin、VILLIN5、FORMIN3和FIMBRIN5等。通过对这些蛋白进行功能解析，为阐明花粉管中G-actin和F-actin的比例维持以及微丝束的形成提供了分子解释，并初步建立了花粉管微丝骨架动态和组织以及其响应信号的调控方式和途径；为阐明花粉管微丝骨架的作用机理提供了重要的实验和理论依据，也为深入解析植物微丝骨架功能和作用机理提出了重要的研究方向。申请人近年来在重要期刊上发表论文21篇，其中以责任作者在Plant Cell等杂志上发表论文多篇。

花粉管生长是开花植物有性生殖的一个关键步骤，它为两个相对不能运动的精细胞提供通道以完成开花植物的双受精过程。如何对花粉管的生长实现精确调控是植物生殖生物学和细胞生物学领域的核心问题。微丝骨架在花粉管生长的过程中通过协调各种细胞生理学过程而起到关键的调控作用。微丝药理学处理以及对微丝骨架系统进行的一些遗传学操作表明花粉管生长对微丝骨架的动态改变非常敏感，同时由于微丝骨架在花粉管中形成有序的排布，使得花粉管成为研究微丝骨架结构与功能的理想细胞学系统。相关研究的进行对于理解微丝骨架的动态组装调控具有普遍科学意义。本项目综合了分子遗传学、生物化学和活体成像等多种手段对微丝骨架的组成成分在花粉管中的功能和作用机制进行了研究。取得的主要研究结果包括：（1）发现缺失ACT11除了降低微丝含量之外上调微丝动态，支持Richard Meagher实验室早期提出的“isovariant dynamics”模型（Chang and Huang, 2015, Plant J）；（2）首次详细定量描述了花粉管顶端微丝的存在状态和动态，为理解花粉管顶端微丝骨架的可能功能提供了细胞学基础（Qu et al., 2013, Plant Cell）；（3）发现VLN2与VLN5协作调控花粉管中微丝的动态和组织并首次为villin蛋白体内切割微丝提供了直接的细胞学证据（Qu et al., 2013, Plant Cell）；（4）发现ADF7主要以丝状结构存在促进花粉管槽部微丝束动态转换（Zheng et al., 2013, Plant Cell）；（5）发现profilin控制花粉管顶端微丝聚合（Liu et al., 2015, Mol. Plant）。这些结果加深了人们对花粉管微丝骨架动态组装调控及其生物学功能的理解。与此同时，本项目还把以花粉管为系统取得的研究结果扩展到其它的细胞学系统中。例如，发现拟南芥VLN2和VLN3协作调控微丝成束和厚壁组织发育（Bao et al., 2012, Plant J）；并发现VLN2调控水稻调控微丝组织和生长素极性运输进而调控水稻形态建成（Wu et al., 2015, Plant Cell）。相关研究结果加深了人们对微丝骨架动态组装的普遍调控机制以及微丝骨架调控花粉管生长的分子机制的理解，并为人们遗传操作作物的有性生殖提供了重要的科学理论依据。