Nature:武汉大学孙蒙祥课题组揭示植物受精奥秘

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关键词: NatNature揭示
资讯来源:中国生物技术网
发布时间: 2021-04-02

你了解植物是怎样传宗接代的吗?

原来,植物也像动物一样通过受精作用

即一个卵细胞和一个精细胞融合

产生新的生命

什么?植物竟然能保证

卵细胞与一个精子成功融合后

不再与其他精子融合

确保其遗传稳定性

这其中的奥秘在哪里?

一起到孙蒙祥课题组看看吧



3月31日,Nature(《自然》)在线发表武汉大学生命科学学院孙蒙祥教授课题组的最新研究成果,阐释了植物防止多精入卵的新机制,揭示了一个人们长期不了解的植物受精奥秘。



受精是动植物生活周期的关键事件,即来自父亲的一个精子与来自母亲的一个卵细胞融合形成受精卵,受精卵则是新生命的起始。然而,在正常受精过程中,精子的数目远远大于卵细胞的数目。但植物是如何保证卵细胞只与一个精子成功融合的,迄今仍知之甚少。


与动物不同的是,植物的卵细胞深埋在母体组织中,很难获得开展相关研究工作。经过长期摸索,孙蒙祥课题组创建了一套 独特的卵细胞分离技术 ,并结合 单细胞测序技术,构建了国际上首个拟南芥卵细胞和受精卵转录组数据库, 并从中鉴定得到两个只在卵细胞特异表达的天冬氨酸蛋白酶ECS1和EC S2。

卵细胞分泌的天冬氨酸蛋白酶阻止多精入卵


研究发现在 受精前,ECS1和ECS2主要分布在 卵细胞 内,而当精细胞与卵细胞融合后,ECS1和ECS2则迅速分泌在卵细胞周围,降解其附属细胞(助细胞)分泌的花粉管 吸引信号Lure ,从而 阻止 送更多精子的花粉管进入胚囊,避免受精卵再度与精子融合。


课题组同时揭示了卵细胞可以感知受精成功只有在受精成功时卵细胞才会释放ECS,阻止多余花粉管进入,进而明确回答了为什么在受精不成功情况下花粉管仍可以进入胚囊,而受精成功后又可迅速阻止多余精细胞进入胚囊的疑问。


植物防止多精入卵的机制的意义在于:一方 面能 保持后代遗传稳定性 ,否则物种无法保持下去。另一方面,可充分利用雄性资源使更多的卵细胞受精, 产生 更多的后代 ,对作物来讲,能产生更多的种子, 更高的产量



武汉大学禹小波博士后,张雪成博士生和赵鹏副教授为该论文共同第一作者。武汉大学孙蒙祥教授和德国雷根斯堡大学Thomas Dresselhaus为论文共同通讯作者。第一作者单位为武汉大学。此项研究受到国家自然科学基金重大项目的资助。



论文链接

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03387-5


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