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梨树自交不亲和性梨花粉管中的“生死对决”

发布人:临沂育果花粉发布时间:2019/1/7

梨树自交不亲和性的原因:梨花粉管中的“生死对决”

日前,《植物细胞》杂志在线发表了南京农业大学梨工程技术研究中心关于梨自交不亲和性反应信号转导机制的最新研究成果。

“大家都知道,人类近亲结婚不利于优生优育,在没有婚姻法约束的自然界,许多植物经过漫长的进化与自然筛选,逐渐演化出了自交不亲和性,抑制自交、促进异交,从而使得自然界更为丰富多彩。”南京农业大学梨工程技术研究中心主任张绍铃教授介绍,“已有的研究证实,自然界中大概有60%的高等植物表现出自交不亲和性,不同植物自交不亲和的类型并不相同,其中大多数都属于基于S-RNase的配子体型自交不亲和性这一类型。”

多种蔷薇科果树,包括梨、苹果、李、杏、甜樱桃等,都属于这种较为常见的自交不亲和性类型。通常情况下,同一梨品种间相互授粉不能正常结果,必须搭配不同品种相互授粉,才能获得应有的产量和品质。人工授粉用工量大、效率低、成本高,越来越难以满足当前生产的需求。因此,揭开梨自交不亲和性的神秘面纱,对于打破这种“同一品种无法通婚的魔咒”,实现梨产业节本增效、可持续生产具有重要价值。

国际上关于梨自交不亲和的研究由来已久,传统观点认为,雌蕊控制因子S-RNase的主要功能是降解自交不亲和花粉RNA。但是,S-RNase到底是通过什么来攻击花粉的?面对S-RNase的致命攻击,花粉又会如何应对?这些问题一直以来都是国际上未能突破的重点和难点。

“我们找到了梨S-RNase作用的新靶点——花粉肌动蛋白。”南京农业大学园艺学院院长吴巨友教授介绍,在自交不亲和性反应发生的过程中,S-RNase直接与肌动蛋白PbrAct1互作,将花粉管的微丝骨架从丝状结构解聚成点状结构,从而诱导自交不亲和的花粉管发生细胞凋亡,导致授粉受精失败。当然,花粉也并不是“坐以待毙”,感受到威胁的花粉管会迅速启动一套自我保护程序,通过提升花粉管中磷脂酸浓度,稳定微丝骨架的结构,对抗来自S-RNase的攻击。

该研究鉴定了自交不亲和性反应中S-RNase新的目标靶点,探明了花粉的应对策略,为深入了解梨自交不亲和性反应信号转导机制提供了全新观点。该论文以南京农业大学为第一完成单位,园艺学院毕业博士研究生陈建清为第一作者,吴巨友和张绍铃为共同通讯作者。(胡璇子 谢智华 许天颖)

《中国科学报》 (2018-05-09 第6版 科研)

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