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中美科學家合作揭示被子植物繁衍關鍵機制

2020-03-20    作者:記者 蕭海川   來源:新華社   VIEW:

新華社濟南3月19日電(記者 蕭海川)被子植物的繁衍受精講求「獨一無二」,然而原理卻一直雲遮霧繞。來自山東農業大學和美國馬薩諸塞大學阿默斯特分校的科研團隊,近日聯手攻關揭示了背後的關鍵機制。取得的成果已線上發表於國際知名學術期刊《自然》雜誌。

雙方科研團隊合作的論文題目為《FERONIA受體激酶阻止多個花粉管進入胚珠的調控機制》。論文第一作者、山東農業大學園藝科學與工程學院段巧紅教授表示,被子植物的受精過程是作物種子形成的關鍵環節。此前已有研究成果表明,單一花粉管進入胚珠後破裂,釋放精細胞,從而完成這一過程。

「一般情況下,為防止出現遺傳紊亂,被子植物的一個胚珠只允許一個花粉管進入。」段巧紅說,但團隊研究發現,多個花粉管進入同一個胚珠的不正常現象,卻頻繁發生在擬南芥FERONIA受體激酶的缺失突變體上。「獨一無二」的失靈,吸引研究人員一探究竟。

科研人員表示,FERONIA受體激酶主要調控低甲酯化果膠質在絲狀器的積累,進而影響一氧化氮在此處的含量。在第一個花粉管進入胚珠後,一氧化氮能對誘導花粉管進入胚珠的誘餌蛋白進行亞硝基化脩飾,既阻止其分泌,也使之喪失誘導活性。其他花粉管因此不能進入這個「名花有主」的胚珠。發生缺失突變的胚珠,低甲酯化果膠質及一氧化氮在絲狀器部位的含量均顯著低於野生型胚珠。

此次的發現成果,進一步解析胚珠如何協調「花粉管破裂」與「防止多個花粉管進入胚珠」,兩個不同而又緊密相連的生物學過程。這為深入研究被子植物受精過程的調控機制提供了重要參考。

被子植物,是世界目前現存種類和數量最多、結構最完善的植物。農業生產中常見的穀物、蔬菜與水果,比如小麥、白菜、蘋果等,均屬於被子植物。深入研究被子植物繁衍機制,對常見糧食作物、水果蔬菜和花卉等植物的雜交育種和遠緣雜交育種有重要意義,也將在豐富種質資源、提昇育種品質領域發揮重要作用。

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