我国科学家发现植物受精恢复新机制
2023-08-03 科技日报

  科技日报讯 (记者刘垠 陆成宽)植物受精发育形成果实是人类熟知的自然规律,也为人类提供了赖以生存的口粮。然而,自1904年植物的受精恢复现象被发现以后,植物如何感知雌配子受精失败进而启动受精恢复,成了延续百年的科学谜题。中国科学院遗传与发育生物学研究所李红菊研究组的一项最新研究,发现了雌配子直接通过分泌花粉管吸引信号恢复受精的机制,回答了为什么双受精失败,胚珠会持续吸引花粉管这一问题,也为理解自然界有些物种的助细胞在进化中丢失的原因提供了线索,并为通过人工授粉挽救濒危物种提供了理论参考。

  上述研究论文近日在线发表于《细胞》。审稿人评价称“这项工作很重要”“这一研究发现了一个意料之外的中央细胞的功能”。

  被子植物的胚囊被包裹于胚珠中,一般包含两个助细胞、两个雌配子(一个卵细胞和一个中央细胞,受精后分别发育成胚胎和胚乳),以及三个反足细胞。过去20年的研究发现,助细胞分泌花粉管吸引信号,在植物受精中发挥重要作用。

  值得一提的是,李红菊研究组发现通过生物技术获得的缺失助细胞的胚珠,受精恢复机制可以不依赖助细胞。那么,其受精恢复的秘密到底藏于何处?研究人员想到了中央细胞。

  李红菊和中国科学院遗传与发育生物学研究所所长、中国科学院院士杨维才的早期研究工作,证实中央细胞参与花粉管吸引。基于此,研究人员利用转录组分析方法,确定了97个候选小肽分子并进行体外纯化,再通过体外花粉管吸引实验进行验证,最终筛选出SAL1和SAL2这两个具有花粉管吸引能力的信号分子。

  为进一步证实这一新发现,研究人员利用基因编辑技术构建了缺失SAL1/2功能的拟南芥突变体。实验结果显示,中央细胞SAL1/2花粉管吸引过程与已知的助细胞花粉管吸引过程存在功能冗余,并表明SAL1/2是雌配子控制的受精恢复机制的主效因子。

  通过抽丝剥茧、层层论证,研究组最终证明了中央细胞通过分泌SAL1/2直接参与植物的受精恢复机制。研究团队对拟南芥的近缘种琴叶拟南芥也开展了类似研究,并且得到了同样的结论。

  来源:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2023-08/03/content_557176.htm?div=-1

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