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中美科学家合作揭示被子植物繁衍关键机制

来源:新华网 作者:萧海川 发布时间:2020-03-24 14:06:00 浏览次数: 【字体:

被子植物的繁衍受精讲求“独一无二”,然而原理却一直云遮雾绕。来自山东农业大学和美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的科研团队,近日联手攻关揭示了背后的关键机制。取得的成果已在线发表于国际知名学术期刊《自然》杂志。

双方科研团队合作的论文题目为《FERONIA受体激酶阻止多个花粉管进入胚珠的调控机制》。论文第一作者、山东农业大学园艺科学与工程学院段巧红教授表示,被子植物的受精过程是作物种子形成的关键环节。此前已有研究成果表明,单一花粉管进入胚珠后破裂,释放精细胞,从而完成这一过程。

“一般情况下,为防止出现遗传紊乱,被子植物的一个胚珠只允许一个花粉管进入。”段巧红说,但团队研究发现,多个花粉管进入同一个胚珠的不正常现象,却频繁发生在拟南芥FERONIA受体激酶的缺失突变体上。“独一无二”的失灵,吸引研究人员一探究竟。

科研人员表示,FERONIA受体激酶主要调控低甲酯化果胶质在丝状器的积累,进而影响一氧化氮在此处的含量。在第一个花粉管进入胚珠后,一氧化氮能对诱导花粉管进入胚珠的诱饵蛋白进行亚硝基化修饰,既阻止其分泌,也使之丧失诱导活性。其他花粉管因此不能进入这个“名花有主”的胚珠。发生缺失突变的胚珠,低甲酯化果胶质及一氧化氮在丝状器部位的含量均显著低于野生型胚珠。

此次的发现成果,进一步解析胚珠如何协调“花粉管破裂”与“防止多个花粉管进入胚珠”,两个不同而又紧密相连的生物学过程。这为深入研究被子植物受精过程的调控机制提供了重要参考。

被子植物,是世界目前现存种类和数量最多、结构最完善的植物。农业生产中常见的谷物、蔬菜与水果,比如小麦、白菜、苹果等,均属于被子植物。深入研究被子植物繁衍机制,对常见粮食作物、水果蔬菜和花卉等植物的杂交育种和远缘杂交育种有重要意义,也将在丰富种质资源、提升育种品质领域发挥重要作用。

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