細胞融合發(fā)現(xiàn)可以改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)
一個多世紀以來,一個國際研究小組首次在開花植物中觀察到細胞融合。這一發(fā)現(xiàn)揭示了植物在成功受精后如何防止過度花粉管的吸引。開花植物的繁殖發(fā)生在植物的胚珠內(nèi),通過兩個精子細胞對卵和較大的中央細胞進行受精。精子細胞通過花粉管進入胚珠并排入位于卵細胞旁邊的兩個“助細胞”細胞之一。在此過程中,助細胞死亡并退化,精子細胞遷移到卵和中央細胞。受精后,卵細胞成為胚胎,而中央細胞成為滋養(yǎng)胚胎的胚乳。
早期的研究發(fā)現(xiàn),助細胞的作用是吸引或防止花粉管到達植物的胚珠。如果初始受精失敗,則第二個助細胞吸引新的花粉管用于另一次受精嘗試。在成功受精的情況下,第二種助細胞 - 也稱為持久性助細胞 - 被滅活以避免多個花粉管進入胚珠。這可以防止一個以上的精子細胞對同一個卵子造成傷害,造成遺傳不平衡。然而,助細胞失活背后的機制仍然未知。
新加坡,德國,沙特阿拉伯和奧地利的國際研究人員團隊由名古屋大學(xué)轉(zhuǎn)化生物分子研究所的Daisuke Maruyama領(lǐng)導(dǎo),發(fā)現(xiàn)受精后,持續(xù)的助細胞與胚乳融合,引發(fā)其失活。據(jù)研究人員稱,由于細胞壁相對堅韌,植物中的細胞間融合很少見。他們的研究僅是觀察植物細胞融合的第三份報告,也是自19世紀末初期報告以來的第一次觀察。
研究小組利用實時成像技術(shù)發(fā)現(xiàn),由中央細胞受精誘導(dǎo)的細胞融合會迅速稀釋持久性助細胞的內(nèi)容物。同時,卵細胞的受精激活其“乙烯信號傳導(dǎo)”途徑,其降解持久性增效細胞的細胞核。結(jié)果,持久的助細胞完全喪失其吸引花粉管的能力。
Maruyama博士說,他們的發(fā)現(xiàn)最終可能有助于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中植物施肥的成功率。他解釋說,優(yōu)化助細胞與胚乳的融合將減少成功施肥后多個花粉管被意外吸引的機會。
團隊的下一步議程是探索參與助細胞和胚乳融合的分子。
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