Science解开植物性细胞之谜

      　 根据斯坦福大学生物学教授Virginia Walbot和研究生Timothy Kelliher,所说，答案惊人的简单。在一组精巧的实验中，研究人员证实发育花卉内深处低氧水平就是触发性细胞形成的必要条件。

　　生物通报道多年来玉米的性生活吸引了大量的热切关注。在公元前5000年时，美洲的农学家们采用异花授粉的植物来生产更大的植物或彩色果核，从而生成了第一个杂交玉米品种。

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　　今天，玉米杂交制种成为了一种数十亿美元的产业，并且杂交育种对生产大多数其他的物种也同样十分重要。然而尽管植物繁殖在农业综合企业中占据中心地位，研究人员却一直未能解答一个基础的问题：植物的性细胞从何而来？

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　　根据斯坦福大学生物学教授Virginia Walbot和研究生Timothy Kelliher,所说，答案惊人的简单。在一组精巧的实验中，研究人员证实发育花卉内深处低氧水平就是触发性细胞形成的必要条件。

　　这一发现不仅仅是学术兴趣。 苗木网,999miaomu.com

　　“控制植物繁殖对于现代农业是相当重要的，”Walbot说。

　　在玉米产业中，使种子去雄仍然是通过手工操作的方式控制谁让谁受精，一项开关性细胞生成的技术可显著提高对植物杂交育种的控制。

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　　该研究论文发布在近期的《科学》（Science）杂志上。 苗木网,999miaomu.com

　　当两朵花彼此深爱

　　所有的开花植物都在称为花药的结构中生成花粉。然而在这些花药成熟前，它们排列在植物深处的一个三叶草形状中。每个三叶草样裂片中的中央细胞将转变为性细胞，并最终变为花粉。 中国苗木网,999miaomu.com

　　植物中这一发育背后的机制并不清楚。在动物中，周围细胞向生殖细胞发送信号开始形成单个生成细胞（founder cell）。Walbot和Kelliher都倾向于这一观点，并确定了两种有希望的信号分子MAC1和MSCA1.。缺失MAC1蛋白的植物形成了太多的生殖细胞。缺失MSCA1的植物根本没有生殖细胞。

　　显然，MAC1对于组织生殖细胞周围的非性细胞非常重要，而MSCA1则是细胞形成性细胞所必需的。但是对于两者之间的联系，以及什么最初导致了它们的表达仍不清楚。 999苗木网,999miaomu.com

　　尽管大多数研究人员认为，与在动物中一样，性细胞是从一组特殊带有预定作用偏向的细胞发育而成，Walbot和Kelliher看到了两条线索暗指其他。

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　　首先，这些性细胞的物理排列并没有指明单个“生成细胞”的存在。其次，MSCA1酶运作的方式表明氧水平有可能在信号传导过程中发挥了作用。

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　　植物内的环境可能是“氧化的”（氧气充足，偏爱氧化）或是“还原的”（氧化被阻止，通常因缺乏活性氧，偏爱相反的还原过程）。MSCA1恰巧通过还原发送信号，这意味着不同的氧水平有可能具有不同的发育影响。

　　为检验这一理论，研究人员将一种探针插入玉米未成熟的花药组织中。他们发现：异常低氧水平（有可能是快速生长的花药代谢活动的副作用）——在精确的时间，细胞开始转变为了性细胞。 苗木网,www.999miaomu.com

　　玉米之子的研究

　　密切关注整个植物的生育过程对于杂交育种产业至关重要。田地里通常会种植两种不同品种的玉米种使其杂交。为了防止植物自花授粉，导致次等品质的植物，需要去除一个物种的所有雄花穗。 999中国苗木网,999miaomu.com

　　这是一个艰巨的任务，需要专门的去雄机器，随后还有专人检测遗漏的植物。 999苗木网,999miaomu.com

　　“目前他们每年要对100万英亩的玉米去雄花穗，每英亩2万株植物。有数十亿手动去雄植物，”Walbot.说。 中国苗木网,999miaomu.com

　　不育玉米品种已不需去雄，但自花授粉的版本被证实难于改良。低氧绝育法可使自交变得更简单，允许应用于大量的品种。

　　“我们把留下这些应用给产业，”Walbot.说。但研究的影响可能是广泛的。假设这些结果适用于所有开花植物，如许多研究小组现在正在寻求确证的，这一发现可能为一系列的农作物提供新水平的生育控制。 999苗木网,www.999miaomu.com

　　斯坦福大学正在就论文的一些结果申请专利。

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