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孙蒙祥课题组《自然》发文揭示植物受精奥秘
发布时间:2021-04-01 00:02  作者:  来源:生命科学学院  阅读:

新闻网讯(通讯员生柯)植物是如何保证卵细胞与一个精子成功融合后,不再与其他精子融合以便确保其遗传稳定性?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ECS2。

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,从而阻止输送三大网赌正规平台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三大网赌正规平台的卵细胞受精,产生三大网赌正规平台的后代,对作物来讲,能产生三大网赌正规平台的种子,有更高的产量。

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

(摄影:曹海钢  编辑:陈丽霞)

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