植物如何启动受精恢复？中国科学家发现新机制破解百年谜团

中新网北京7月28电(新闻记者 孙自法)绿色植物怎样认知雌配子授精不成功从而运行授精修复以保证受精成功？植物开花精卵结合中这类具有生机的天气现象，自1904年发觉至今，已经成为持续超出近百年的理论之间。

这一深受学术界关心的近百年科学合理之间疑团，近期被中科院基因遗传与发育生物学研究室(基因遗传生长发育所)李红菊精英团队科学研究破译，发现雌配子直接由代谢花粉管吸引住数据信号修复授精的制度，确定绿色植物中央细胞具备花粉管吸引住水平的两大信号分子SALVAGER1(SAL1)和SAL2，是雌配子掌控的授精恢复机制主效因素。

李红菊研究者(中)与研究团队人员实验室环境讨论剖析试验试品和数据。中科院基因遗传生长发育所 供图

此项科学研究回应了为何绿色植物双受精不成功胚珠将持续吸引住花粉管问题，又为回应大自然有一些物种助细胞在进化中遗失带来了案件线索，并且为根据人工授粉拯救稀有动物带来了理论参考。有关成果论文中国北京时间7月28日晚间在全球知名学术刊物《细胞》线上发布。评审人点评“此项工作至关重要”“发现了一个意想不到的中间细胞免疫功能”。

论文通讯作者李红菊研究者介绍道，植物开花授精生长发育产生果子是我们耳熟能详的自然法则，又为人们带来了不可或缺的关键“粮食”。早就在1904年，大家就注意到植物开花精卵结合中的一种具有生机的状况——授精修复，即植物雌配子授精失败之后，胚珠能吸引额外花粉管运输来一个新的精细胞，以保证受精成功。在其中，被子植物的胎囊被裹在胚珠中，一般包括2个助细胞、2个雌配子(2个雌配子包括一个卵子和一个中央细胞，受精后各自长成试管胚胎和胚乳)及其三个反足细胞。

去20年的研究表明，助细胞代谢花粉管吸引住数据信号，在植物授精中发挥了重要作用。但是，该科研团队发觉根据生物科技得到的缺失助细胞的胚珠，授精恢复机制可以不用依靠助细胞而保证植物繁殖取得成功，那样，其授精修复的真相究竟藏在哪里呢？科研团队将注意力集中到中央细胞，而他们与中科院基因遗传生长发育所杨维才教授的初期科研工作已确认中央细胞参加花粉管吸引住。

李红菊研究者(左)与研究团队人员实验室环境讨论剖析试验试品和数据。中科院基因遗传生长发育所 供图

在这个基础上，科研团队根据转录组统计分析方法，明确97个绿色植物备选分泌型小肽分子结构，这种小分子水具备喷射出体细胞的特点，合乎可作为花粉管吸引住信号的功率特点。对这种小肽开展身体之外提纯，然后通过身体之外花粉管吸引住试验开展一一认证，最后挑选出SAL1/2这俩具备花粉管吸引住实力的信号分子。在体内环境下，进一步证实他们具备花粉管吸引住水平，而且SAL1/2可以直接结合在花粉管的质膜上。有意思的是，研究人员发现SAL1/2在授精前定坐落于中央细胞。但是当助细胞吸引住水平缺点或在精卵结合里被基因突变花粉管毁坏，科研团队注意到SAL1/2定项代谢到胚珠珠孔，抵达株孔以外株柄上。

“这就意味着从空间布局上取得了SAL1/2可作为吸引住数据信号正确引导花粉管从株柄抵达胎囊相关证据。”李红菊强调，为进一步确认这一新看到，科研团队运用基因编辑打造了科学研究SAL1/2功能性的拟南芥突变体。试验数据显示，中央细胞SAL1/2花粉管吸引住全过程，与已知助细胞花粉管吸引住全过程在确保授精的功效上存在作用多余，并说明SAL1/2是雌配子掌控的授精恢复机制主效因素。

SALVAGER承担授精恢复机制示意图。中科院基因遗传生长发育所供图

她坦言，科研团队根据顺藤摸瓜逐层论述，最后证实SAL1/2在助细胞无效的时候被代谢到珠孔外，充分发挥吸引住花粉管的功效，也说明了中央细胞根据代谢SAL1/2参于植物授精恢复机制。除此之外，科研团队也对拟南芥的近缘种琴叶拟南芥也进行相近科学研究，而且获得相同的结果，这说明中央细胞操纵绿色植物授精偿还的体制在大自然可能是一个普遍存在。

中科院基因遗传生长发育所表露，现阶段，李红菊科研团队正专注于分析授粉精卵结合中生殖隔离的遗传机制，同时结合对应的基础理论对黄豆、油菜子等方面进行遗传操作和远缘杂交，希望用将野生动植物遗传基因资源导入种植品种研制智能化适应能力新农作物，为应对全世界极端天气和病害高发，为保障粮食安全作出贡献。(完)