我国科学家发现植物受精恢复新机制

• 2023-08-01 09:19:37 来源：科技日报

(资料图片仅供参考)

植物开花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之问。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，也为回答自然界有些物种的助细胞在进化中丢失提供了线索，并为通过人工授粉挽救濒危物种提供理论参考。

上述研究北京时间7月28日在线发表于《细胞》，李红菊研究员为通讯作者。审稿人评价“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，确保植物繁殖成功。那么，受精恢复的秘密到底藏于何处?研究人员想到了中央细胞。

李红菊和遗传发育所所长杨维才院士的早期研究工作，证实中央细胞参与花粉管吸引。基于此，研究人员通过转录组分析方法，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一一验证，最终筛选出SALVAGER1(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。

(责任编辑：范晓婷)

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