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植物如何選擇配偶并排斥其他追求者

導(dǎo)讀 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...

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,它就會啟動花粉管的形成。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)多個花粉管的伸長及其對雌性組織的獨(dú)特吸引力。這使得他們能夠識別母體組織發(fā)出的信號,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一花粉管引導(dǎo)的信號。

一對一的花粉管引導(dǎo)是植物繁殖的關(guān)鍵過程,涉及花粉管到單個胚珠的精確導(dǎo)航。這種機(jī)制通過促進(jìn)胚珠和單個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)個體之間吸引力的信號之外,水田和她的同事還驚訝地發(fā)現(xiàn)了排斥信號。該信號在吸引花粉管時發(fā)出,阻止進(jìn)一步吸引其他花粉管。除了防止多個精子使同一個胚珠受精的 45 分鐘阻斷過程外,排斥信號還會將被拒絕的追求者引向其他未配對的胚珠。

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