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Nature|填补领域空白!武汉大学孙蒙祥团队发现植物受精新机制

2021-04-02        来源:  利晟教育快讯

  责编 | 奕梵

  受精卵是动植物生活周期的关键事件,即来自父本的一个精子与来自母本的一个卵细胞融合构成受精卵,而受精卵则是新生命的接续。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。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保证其遗传稳定性的,迄今仍知之甚少。

  2021年3月31日,武汉大学生命科学学院孙蒙祥教授团队在Nature公开发表了题为Fertilized egg cells secrete endopeptidases to avoid polytubey的研究论文,说明了了植物防止多精入卵的新机制。

  

  与动物有所不同的是,植物的卵细胞深埋在母体组织中,很难取得开展涉及研究工作。经过长期思索,孙蒙祥团队创立了一套独特的卵细胞分离技术,并融合单细胞测序技术,建构了国际上首个拟南芥卵细胞和受精卵mRNA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(aspartic endopeptidases)ECS1ECS2

  在受精前,ECS1和ECS2主要产于在卵细胞内,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,水解其附属细胞(助细胞)黏液的花粉管吸引信号LURE1,从而制止输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。

  

  图1. 卵细胞黏液的天冬氨酸蛋白酶制止多精入卵

  该研究详尽地揭示了全新的植物避免多精入卵的机制,同时也说明了了卵细胞可以感知受精顺利,只有在受精卵成功时卵细胞才不会获释ECS,阻止多余花粉管进入。这项成果空缺了该领域一个空白,解释了为什么在受精不成功情况下花粉管仍可以转入胚囊,而受精卵成功后又可很快制止多余精细胞转入胚囊的疑问。

  武汉大学博士后禹小波,博士生张雪成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。该研究受到国家自然科学基金重大项目的资助。

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  论文链接:

  https://doi.org/10.1038/s41586-021-03387-5


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