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zwdbordeaux木蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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【原創(chuàng)】植物授精信號(hào)被發(fā)現(xiàn)（文章背后的故事） 已有2人參與
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植物授精信號(hào)被發(fā)現(xiàn)（文章背后的故事） 編譯自美國(guó)刊物《科學(xué)家》(Scientisit), by zhwdai@yahoo.com 原文請(qǐng)見(jiàn)：http://www.the-scientist.com/blog/display/57483/ 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處 美國(guó)《科學(xué)家》(Scientist)雜志于六月2日針對(duì)國(guó)際期刊PLoS Biology上的一項(xiàng)研究成果（PLoS Biol 8(6):e1000388）發(fā)表了評(píng)論文章。該研究發(fā)現(xiàn)了一種控制植物授精過(guò)程的重要信號(hào)分子。這一研究結(jié)果揭示了植物授精機(jī)制的進(jìn)化過(guò)程，且將有利于開(kāi)發(fā)新的策略以解決作物雜交育種過(guò)程中經(jīng)常遇到的種間雜交不育問(wèn)題。 眾所周知，在植物的雙授精過(guò)程中，帶有精子的花粉粒落到雌蕊柱頭上后，長(zhǎng)出花粉管，伸達(dá)胚囊，管的先端破裂，放出兩精子，其中之一與卵子結(jié)合，形成受精卵，另一精子與兩個(gè)極核結(jié)合，形成胚乳核；經(jīng)過(guò)一系列的發(fā)展過(guò)程，前者形成胚，后者形成胚乳。然而，在精細(xì)胞與卵子細(xì)胞之間存在怎樣的信號(hào)調(diào)控使得花粉管停止生長(zhǎng)且先端破裂尚知之甚少。 德國(guó)Regensburg大學(xué)的ThomasDresselhaus及其同事在尋找引導(dǎo)花粉管向卵細(xì)胞伸長(zhǎng)的分子物質(zhì)時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)了專一表達(dá)于胚囊的4種類抵御素蛋白。這一發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)被認(rèn)為非常奇怪，因?yàn)榈钟氐鞍淄ǔ３霈F(xiàn)在植物、昆蟲(chóng)和其它動(dòng)物的免疫系統(tǒng)中。 Dresselhaus開(kāi)始認(rèn)為這些類抵御素蛋白位于花蕊柱頭中以使植物的繁殖器官免受病菌的侵害。但后來(lái)通過(guò)基因表達(dá)和基因敲除試驗(yàn)，Dresselhaus和他的研究組發(fā)現(xiàn)4種類抵御素蛋白中的一個(gè) （ZmES4）實(shí)際上是由胚囊在受精過(guò)程中釋放，從而引發(fā)花粉管破裂，精子釋放。也就說(shuō)這些蛋白的功能不在于防御而在于引爆花粉管。這一現(xiàn)象的產(chǎn)生可能來(lái)源于進(jìn)化過(guò)程中的病菌抵抗調(diào)控機(jī)制。Dresselhaus計(jì)劃通過(guò)基因工程把參與繁殖調(diào)控的類抵御素蛋白轉(zhuǎn)化為具有抵御功能的類抵御素蛋白或相反方向的轉(zhuǎn)化來(lái)驗(yàn)證之前的假說(shuō)。 該研究同時(shí)發(fā)現(xiàn)花粉管中的鉀離子通道是該蛋白的作用靶。當(dāng)用ZmES4處理時(shí)，鉀離子通道打開(kāi)，鉀離子和水流入花粉管，滲透平衡被打破，最終導(dǎo)致花粉管破裂，釋放出兩個(gè)精子。 此外，該研究發(fā)現(xiàn)，ZmES4只能誘導(dǎo)同種植物花粉管的開(kāi)裂。當(dāng)合成的ZmES4加入玉米花粉管時(shí)，花粉管在幾秒之內(nèi)開(kāi)裂；當(dāng)加入玉米一個(gè)近親Tripsacum dactyloides的花粉管時(shí)，花粉管開(kāi)裂時(shí)間延長(zhǎng)至30分鐘；當(dāng)加入與玉米沒(méi)有親緣關(guān)系的煙草和百合的花粉管時(shí)，花粉管不開(kāi)裂。綜上，該蛋白能夠抑制非親緣種之間的雜交授精。 運(yùn)用該研究的結(jié)果，作物育種學(xué)家或許可在未來(lái)研發(fā)出新的策略來(lái)提高目前的雜交率甚至構(gòu)建新的雜交種。Dresselhaus非常樂(lè)于把自己的研究運(yùn)用到育種工作中，比如在大麥中表達(dá)ZmES蛋白，觀察它們是否能夠誘發(fā)玉米花粉管在大麥胚囊附近開(kāi)裂，從而實(shí)現(xiàn)玉米和大麥之間的雜交。當(dāng)然，這可能會(huì)導(dǎo)致其它的問(wèn)題，比如雜交種的基因組會(huì)變得過(guò)于多樣化，但作為一個(gè)育種途徑，這一機(jī)制的發(fā)現(xiàn)非常有意義。 [ Last edited by mgflyx_001 on 2010-8-24 at 22:53 ] |
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2樓2010-06-12 11:40:22
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3樓2010-06-12 12:05:41
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4樓2010-06-15 00:11:04
zwdbordeaux
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