日本名古屋大學(xué)的一組科學(xué)家使用專門的顯微技術(shù)觀察了擬南芥植物的內(nèi)部繁殖過程。他們的研究結(jié)果發(fā)表在EMBO 報(bào)告上，揭示了雌花選擇性吸引單個(gè)雄花背后的機(jī)制。這些發(fā)現(xiàn)提供了可能有助于優(yōu)化種子生產(chǎn)和改進(jìn)農(nóng)業(yè)育種實(shí)踐的見解。
被子植物，通常稱為開花植物，有雄性和雌性生殖器官。在植物繁殖過程中，當(dāng)運(yùn)輸雄配子的花粉粒落在另一朵花的柱頭上時(shí)，它就會(huì)啟動(dòng)花粉管的形成。該管延伸穿過花柱并進(jìn)入卵巢，使精子細(xì)胞能夠到達(dá)卵子和胚珠中的中央細(xì)胞進(jìn)行受精。
為了更好地理解這一過程，研究人員使用雙光子顯微鏡創(chuàng)建了一種獨(dú)特的顯微技術(shù)。主要作者水田洋子 (Yoko Mizuta) 表示，三年的努力就像一次旅程。 “它涉及精密的樣品處理技術(shù)和條件優(yōu)化，例如激發(fā)波長，以實(shí)現(xiàn)花朵的深度成像，”她解釋道。
利用他們的技術(shù)，研究小組首次觀察到活雌蕊內(nèi)多個(gè)花粉管的伸長及其對(duì)雌性組織的獨(dú)特吸引力。這使得他們能夠識(shí)別母體組織發(fā)出的信號(hào)，通過引導(dǎo)花粉管沿著雄蕊組織伸長并到達(dá)受精部位來吸引花粉管。這是能夠精確管理一對(duì)一花粉管引導(dǎo)的信號(hào)。
一對(duì)一的花粉管引導(dǎo)是植物繁殖的關(guān)鍵過程，涉及花粉管到單個(gè)胚珠的精確導(dǎo)航。這種機(jī)制通過促進(jìn)胚珠和單個(gè)花粉管之間的特異性耦合來確保被子植物的成功受精。
除了促進(jìn)個(gè)體之間吸引力的信號(hào)之外，水田和她的同事還驚訝地發(fā)現(xiàn)了排斥信號(hào)。該信號(hào)在吸引花粉管時(shí)發(fā)出，阻止進(jìn)一步吸引其他花粉管。除了防止多個(gè)精子使同一個(gè)胚珠受精的 45 分鐘阻斷過程外，排斥信號(hào)還會(huì)將被拒絕的追求者引向其他未配對(duì)的胚珠。
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