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不同寻常的细胞融合

时间:2018-07-03      阅读:370

开花植物天生知道何时它们需要备用或毁灭它们的细胞。研究小组通过活细胞成像检测了植物细胞的胚珠,揭示出了基于不同寻常的细胞融合的一种新型细胞消除系统。由此阐明了开花植物在成功受精后防止进一步吸引多个花粉管的机制。

开花植物会通过细胞融合来阻止受精后吸引第二个花粉管。由于存在较坚硬的细胞壁,在植物细胞中细胞融合极为罕见。迄今为止只观察到另外两个植物细胞融合的例子,并且从发现受精过程中两种配子之间发生两细胞融合至今已过去了110多年。这项新研究报告了发生在开花植物正常发育过程中的第三种植物细胞融合事件。

植物细胞之间通讯的复杂机制,在成功受精后一种不同寻常的细胞融合选择性消除了负责吸引花粉管的细胞。该研究揭示出植物启动了一类新型的细胞融合破坏了一种特殊的细胞,并阐明了开花植物有性生殖的进化。

开花植物是通过雌配子(生殖细胞)与雄配子受精来进行有性生殖。一旦在柱头上成功授粉,花粉管会通过雌蕊向下朝着子房生长。在包括拟南芥在内的大多数开花植物中成熟胚珠,包含有由2个助细胞、1个卵细胞、1个*细胞和3个反足细胞构成的一个7细胞胚囊。一对助细胞定位在卵细胞的附近,研究小组发现,助细胞是吸引花粉管朝着胚珠的必要条件。花粉管通过珠孔进入到胚珠中。

开花植物通过让花粉管穿过助细胞(退化助细胞),随后花粉管破裂将两个精细胞释放到胚囊中完成双受精。两个精细胞分别与卵细胞和*细胞受精生成胚和胚乳,终发育为种子。一旦发生受精,第二种助细胞(宿存助细胞)会在成功受精数小时内退化。因此,其他的花粉管无法再接近受精子房,这一机制称作为“polytubey阻断”( polytubey的意思就是一个胚珠接受多个花粉管)。另一方面,倘若受精失败,第二助细胞会继续存留,吸引第二花粉管补救早先的受精失败。

由*细胞受精诱导的SE融合引起了宿存助细胞中预先分泌的花粉管引诱剂快速稀释。投射电子显微镜检查未受精的胚珠揭示在助细胞中和*细胞壁之间有一层非常薄的细胞壁,他们猜想这是细胞壁快速瓦解的必要条件。SE融合似乎控制了宿存助细胞细胞核消除,在SE融合后与胚乳增殖同步发生了宿存助细胞细胞核的瓦解。他们还观察到宿存助细胞和胚乳之间连贯的细胞质,为两细胞融合提供了证据。另一方面,卵细胞受精强有力地激活了乙烯信号,也诱导了宿存助细胞中细胞核的选择性瓦解。因此,通过协同的SE融合和乙烯信号宿存助细胞*丧失了它的花粉管吸引功能。 

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