中國科學家發現植物受精恢復新機制 為挽救瀕危物種提供理論參考

(資料圖)

植物受精發育形成果實是人類熟知的自然規律，也為人類提供了賴以生存的口糧。然而，自1904年植物的受精恢復現象被發現以后，植物如何感知雌配子受精失敗進而啟動受精恢復，成了延續百年的科學謎題。中國科學院遺傳與發育生物學研究所李紅菊研究組的一項最新研究，發現了雌配子直接通過分泌花粉管吸引信號恢復受精的機制，回答了為什么雙受精失敗，胚珠會持續吸引花粉管這一問題，也為理解自然界有些物種的助細胞在進化中丟失的原因提供了線索，并為通過人工授粉挽救瀕危物種提供了理論參考。

上述研究論文近日在線發表于《細胞》。審稿人評價稱“這項工作很重要”“這一研究發現了一個意料之外的中央細胞的功能”。

被子植物的胚囊被包裹于胚珠中，一般包含兩個助細胞、兩個雌配子(一個卵細胞和一個中央細胞，受精后分別發育成胚胎和胚乳)，以及三個反足細胞。過去20年的研究發現，助細胞分泌花粉管吸引信號，在植物受精中發揮重要作用。

值得一提的是，李紅菊研究組發現通過生物技術獲得的缺失助細胞的胚珠，受精恢復機制可以不依賴助細胞。那么，其受精恢復的秘密到底藏于何處？研究人員想到了中央細胞。

李紅菊和中國科學院遺傳與發育生物學研究所所長、中國科學院院士楊維才的早期研究工作，證實中央細胞參與花粉管吸引。基于此，研究人員利用轉錄組分析方法，確定了97個候選小肽分子并進行體外純化，再通過體外花粉管吸引實驗進行驗證，最終篩選出SAL1和SAL2這兩個具有花粉管吸引能力的信號分子。

為進一步證實這一新發現，研究人員利用基因編輯技術構建了缺失SAL1/2功能的擬南芥突變體。實驗結果顯示，中央細胞SAL1/2花粉管吸引過程與已知的助細胞花粉管吸引過程存在功能冗余，并表明SAL1/2是雌配子控制的受精恢復機制的主效因子。

通過抽絲剝繭、層層論證，研究組最終證明了中央細胞通過分泌SAL1/2直接參與植物的受精恢復機制。研究團隊對擬南芥的近緣種琴葉擬南芥也開展了類似研究，并且得到了同樣的結論。

責任編輯：Rex_03