遺傳發育所揭示植物雌雄識別的分子機制

　　受精需要精子和卵細胞的結合，而精子能否被及時地傳遞到卵子是受精的關鍵。在被子植物中，精子是通過花粉管來傳遞的，但花粉管是如何將精子傳遞到卵子的呢？這是植物生殖生物學幾十年來關注的主要問題，也是雜交育種的技術瓶頸之一。日前，中國科學院遺傳與發育生物學研究所楊維才研究組首次分離到了花粉管識別雌性吸引信號的受體蛋白復合體，并揭示了信號識別和激活的分子機制。

　　這一成果于2月11日在線發表在國際學術期刊《自然》（Nature）上，研究員楊維才和副研究員李紅菊為論文共同通訊作者。國際著名學者Alice Y. Cheung 和 Hen-Ming Wu 在Nature 同期對該工作作了點評。

　　遠緣雜交育種是指人類利用不同種、屬或親緣關系更遠的物種間雜交，產生遠緣雜種，從而打破植物種、屬間的隔離，獲得新的作物品種。一直以來，雜交育種都是人類提高農作物產量和品質的主要技術。但是遠緣雜交廣泛存在生殖隔離造成的雜交障礙，往往導致雜交表現不親和性，作物雜交育種失敗或效率低下。導致雜交障礙的主要原因之一是雌雄配子體的有效識別。

　　因為不具備動物精子的游動能力，被子植物中胚囊會分泌信號分子引導花粉管定向生長，花粉管將精子細胞運送到胚囊里，進而和包裹在胚囊內的卵細胞結合。在模式植物擬南芥（Arabidopsis thaliana）中，通過反向遺傳學手段，楊維才研究組在花粉管中篩選到兩個膜表面受體蛋白激酶（MIK和MDIS1），參與花粉管對胚囊信號分子的響應。一系列的生化和細胞生物學實驗結果顯示，兩個受體蛋白激酶共同接受胚囊的信號，并啟動花粉管的定向生長。更重要的是，研究人員通過轉基因手段把其中的一個信號受體導入另一種植物薺菜（Capsella rubella）中，并和擬南芥進行雜交實驗，轉基因薺菜的花粉管識別擬南芥胚囊的效率大大提高。

　　該研究是植物生殖領域的重大突破，并通過基因工程手段建立了利用生殖關鍵基因打破生殖隔離的方法，為克服雜交育種中雜交不親和性提供了重要的理論依據。

　　遺傳發育所揭示植物雌雄識別的分子機制