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了不得!二本青椒回武大做博后,发表重磅Nature论文填补领域空白

 
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填补领域空白!武汉大学孙蒙祥团队发现植物受精新机制,这个团队里的成员了不得!



来源:武汉大学生命科学学院


4月1日,武汉大学官网发布题为“孙蒙祥课题组《自然》发文揭示植物受精奥秘” 头条新闻。据悉,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。武汉大学为第一作者单位。值得一提的是第一作者禹小波此前博士毕业于武汉大学,并入职乐山师范学院生命科学学院任讲师。



现在随着小编一起领略他们的科研成果吧!






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。


植物是如何保证卵细胞只与一个精子成功融合,而不再与其他精子融合以确保其遗传稳定性?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课题组在国际顶尖学术期刊 Nature 在线发表了题为:Fertilized egg cells secrete endopeptidases to avoid polytubey 的研究论文。


该研究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。



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,有更高的产量。


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


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