北大生科院瞿礼嘉课题组在Science上宣布论文提醒
来源:保健食品网 发表于2019-07-07 06:53:16 编辑:何超琼
摘要: 2019年5月31日,北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心瞿礼嘉教授课题组的研讨论文以长文方式在线宣布在世界闻名期刊Science上,该论文提醒

  2019年5月31日,北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心瞿礼嘉教授课题组的研讨论文“”以长文方式在线宣布在世界闻名期刊Science上,该论文提醒了被子植物拟南芥中的一种由小肽信号介导的信号通路,该信号通路经过调控花粉管导向,促进种间遗传阻隔的分子机制。

  物种之间的遗传阻隔是保持一个物种不与其他物种稠浊的要害,有多种要素可以导致物种间的遗传阻隔。160年前,英国博物学家达尔文在其闻名的《物种来源》中说,他亲自用试验验证了一种植物的花粉在与其他物种花粉的竞赛中“胜出”的现象(后来称为“同种花粉优先”现象),以为这种现象非常重要,可形成不同物种之间的遗传阻隔。人们在动物中也发现了相似的现象,称为“同种精子优先”,这种现象确保了一个物种的精子被相同物种、而不是其他物种的卵子细胞所招引,从而完结后续的交融(受精),保护了物种的纯系遗传。但是,在曩昔的一个多世纪中,人们对这种现象的分子机制依然知之甚少。

  前人的研讨标明,有花植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)雌性生殖器官中助细胞排泄的一类小肽信号(AtLURE1s)的5个成员可以特异地招引该物种的雄性细胞花粉管(其间含有精子细胞)。但有意思的是,无论是小肽信号AtLURE1,仍是感触该信号的受体,在失掉功用后植物都能顺利完结花粉管招引和后续的受精进程,并发生正常的种子。这一现象激起研讨者从头考虑AtLURE1介导的花粉管导向的生物学功用。

  

  北京大学生命科学学院瞿礼嘉课题组先发现了两个与上述5个成员具有相同功用的AtLURE1s成员,随后他们使用CRISPR/Cas9基因敲除技能获得了AtLURE1宗族全体成员均被敲除的骤变体(atlure1),发现骤变体植株依然可以正常发生种子。这一结果标明,具有物种特异性花粉管招引活性的小肽AtLURE1s并不是完结花粉管导向和后续受精进程所必需的。那么AtLURE1s这些拟南芥特异的小肽信号的生物学功用又是什么呢?他们进一步研讨发现,若将拟南芥的花粉与另一种与拟南芥亲缘联系很近的物种琴叶拟南芥(A.lyrata)的花粉一同一起授于拟南芥的柱头上,在AtLURE1信号正常的植物中,拟南芥的花粉管被优先招引,竞赛性显着;而在缺失了AtLURE1信号的atlure1骤变体植株中,拟南芥的花粉管被优先招引的才能就明显下降。上述研讨标明,AtLURE1s并不是拟南芥雌性器官排泄的招引雄方花粉管的仅有信号,而是一类经过添加本身花粉管竞赛才能、促进与亲缘联系附近物种发生遗传阻隔的信号(见附图)。该研讨结果赋予了AtLURE1新的生物学功用,在分子层面上为达尔文在160年前用试验验证了的“同种花粉优先”现象供给了机制性解说。

  1.拟南芥AtLURE1s-PRK6小肽受体信号通路经过特异招引本身花粉管穿出隔阂的效果,促进A. thaliana与近缘种A. lyrata的遗传阻隔。2.物种特异的招引花粉管的小肽AtLURE1s与非物种特异的招引花粉管的小肽XIUQIUs一起调控花粉管的导向进程

  值得一提的是,瞿礼嘉课题组进一步发现,拟南芥的雌性器官还可以排泄四个没有物种特异性的招引花粉管的小肽信号,这几个小肽信号不只可以招引拟南芥的花粉管,还可以招引其他近缘种如琴叶拟南芥和哈勒氏拟南芥(A. halleri)的花粉管;他们把这四个没有物种特异性的小肽命名为XIUQIU(为“绣球”的汉语拼音,取自我国古代待嫁女子抛绣球选老公的典故)。这也解说了为什么在所有AtLURE1s基因被骤变后,拟南芥的花粉管依然可以找到胚珠、完结受精并发生种子。“绣球”小肽信号的发现极大地完善了小肽信号调控有花植物受精进程的效果模型。

  瞿礼嘉教授为该论文的通讯作者,他试验室的助理研讨员钟声博士、北京大学生命科学学院博士研讨生柳美玲和王志娟为该论文的一起榜首作者;我国科学院植物研讨所郭亚龙研讨员、我国农业大学资源与环境学院刘培教授、德国雷根斯堡大学Thomas Dresselhaus教授、美国Rutgers大学董娟博士、北京大学生命科学院肖俊宇研讨员和顾红雅教授等也参加了其间部分作业。该研讨作业得到了国家自然科学基金和北大-清华联合生命中心的赞助。

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